【STM32进阶笔记】复位、时钟与滴答定时器

avatar
作者
筋斗云
阅读量:0

  本专栏争取每周三更新直到更新完成,期待大家的订阅关注,欢迎互相学习交流。

封面图

目录

一、复位

  STM32F10系列单片机的复位方式有三种,分别是系统复位、上电复位和备份区复位,这里只介绍系统复位,另外两种如果又想了解的友友可以参考芯片手册,这里就不再介绍了。

  STM32的系统复位将复位所有寄存器至它们的复位状态,以下几种情况会触发系统复位

  • NRST引脚上的低电平(外部复位),这实际也就是我们复位按键利用的复位方式。
  • 窗口看门狗计数终止(WWDG复位)
  • 独立看门狗计数终止(IWDG复位)
  • 软件复位(SW复位)
  • 低功耗管理复位

可通过查看RCC_CSR控制状态寄存器中的复位状态标志位识别复位事件来源。

疑问:复位标志位怎么清除,如果发生了复位,重启后能否看到复位标志位

1.1 软件复位

  通过将Cortex™-M3中断应用和复位控制寄存器中的SYSRESETREQ位置’1’,可实现软件复位。STM32的库文件中提供了软件复位函数

/**  * @brief  Initiate a system reset request.  *  * Initiate a system reset request to reset the MCU  */ static __INLINE void NVIC_SystemReset(void) {   SCB->AIRCR  = ((0x5FA << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos)      |                   (SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |                   SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk);                   /* Keep priority group unchanged */   __DSB();                                                     /* Ensure completion of memory access */                 while(1);                                                    /* wait until reset */ } 

  需要注意的是,从SYSRESETREQ 被置为有效,到复位发生器执行复位命令,往往会有一个延时。在此延时期间,处理器仍然可以响应中断请求。因此我们在软件复位前,需要关闭全部中断,同时在程序最开始的时候开启全部中断。STM32库文件中也提供了一个关闭全部中断和开启全部中断的函数

//关闭所有中断 void INTX_DISABLE(void) {		   	__ASM volatile("cpsid i"); } //开启所有中断 void INTX_ENABLE(void) { 	__ASM volatile("cpsie i");		   } 

关于其他开启和关闭全局中断的方法大家可以自行搜索一下,这里就不再赘述了。

  下面我们来简单尝试以下系统的软件复位,每次进入系统前都输出一串字符串用来提示进入系统,设置延时一段时间后软件复位系统,查看一下现象

现象

  通过串口的信息我们可以看到,软件复位生效了。这里的main函数比较简单,贴一下,仅供参考

int main(void) {	 	delay_init();   //延时函数初始化	  	uart_init(115200);   // 串口初始化 	 	printf ("Enter System!\r\n"); 	 	while(1) 	{ 		// 延时 		delay_ms(1000); 		 		// 软件复位 		INTX_DISABLE(); 		NVIC_SystemReset(); 	} } 

1.2 低功耗管理复位

  在以下两种情况下可产生低功耗管理复位

  • 在进入待机模式时产生低功耗管理复位
    通过将用户选择字节中的nRST_STDBY位置’1’将使能该复位。这时,即使执行了进入待机模式的过程,系统将被复位而不是进入待机模式。
  • 在进入停止模式时产生低功耗管理复位
    通过将用户选择字节中的nRST_STOP位置’1’将使能该复位。这时,即使执行了进入停机
    模式的过程,系统将被复位而不是进入停机模式。

二、时钟

  在介绍STM32F10系列的时钟之前,先贴一下时钟树,可以对照时钟数来看下面的内容

时钟树
  STM32有5个时钟源,分别是HSI、HSE、PLL、LSI和LSE。

  • HSI是高速内部时钟,RC振荡器,频率为8MHz,精度不高。
  • HSE是高速外部时钟,可以接石英石/陶瓷谐振器,或者接外部时钟源,频率范围是4MHz~16MHz
  • PLL实际是一个锁相环,也可以理解为倍频器,它的时钟源可以选择为 H S I 2 \frac{HSI}{2} 2HSI、HSE或者 H S E 2 \frac{HSE}{2} 2HSE,倍频可以选择x2~x16,但是它的输出最大不可超过72MHz
  • LSI是低速内部时钟,RC振荡器,频率为40KHz,提供独立看门狗时钟等。
  • LSE是低速外部时钟,可以接频率为32.768KHz的石英晶体,提供RTC时钟。

  STM32的系统时钟SYSCLK可以来源于三个时钟源,分别是HSI、HSE和PLL时钟。STM32也可以输出时钟信号,可以选择一个时钟信号出书到PA8引脚上,可选PLL输出的二分频、HSI、HSE或者系统时钟作为时钟源。

2.1 系统时钟(SYSCLK)选择

  系统复位后,HSI振荡器被选为系统时钟。我们可以通过设置时钟配置寄存器(RCC_CFGR)来切换系统时钟,在切换系统时钟时,需要等待目标时钟源准备就绪,当被选择的时钟没有就绪时,系统时钟不会发生切换。直至目标时钟源准备就绪,才会发生切换。我们可以通过在时钟控制寄存器(RCC_CR)里的状态位指示哪个时钟已经准备好了,哪个时钟目前被用作系统时钟。

在从停止或待机模式中返回时或直接或间接作为系统时钟的HSE出现故障时,由硬件强制选择HSI作为系统时钟(如果时钟安全系统已经启动),关于时钟安全系统(CSS)这就不再赘述。

2.2 系统时钟初始化

  STM32的库函数中提供了系统时钟初始化函数

/**   * @brief  Setup the microcontroller system   *         Initialize the Embedded Flash Interface, the PLL and update the    *         SystemCoreClock variable.   * @note   This function should be used only after reset.   * @param  None   * @retval None   */ void SystemInit (void) {   /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */   /* Set HSION bit */   RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;    /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */ #ifndef STM32F10X_CL   RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000; #else   RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000; #endif /* STM32F10X_CL */         /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */   RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;    /* Reset HSEBYP bit */   RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;    /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */   RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;  #ifdef STM32F10X_CL   /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */   RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;    /* Disable all interrupts and clear pending bits  */   RCC->CIR = 0x00FF0000;    /* Reset CFGR2 register */   RCC->CFGR2 = 0x00000000; #elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)   /* Disable all interrupts and clear pending bits  */   RCC->CIR = 0x009F0000;    /* Reset CFGR2 register */   RCC->CFGR2 = 0x00000000;       #else   /* Disable all interrupts and clear pending bits  */   RCC->CIR = 0x009F0000; #endif /* STM32F10X_CL */      #if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)   #ifdef DATA_IN_ExtSRAM     SystemInit_ExtMemCtl();    #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */ #endif     /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */   /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */   SetSysClock();  #ifdef VECT_TAB_SRAM   SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */ #else   SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */ #endif  } 

关于系统时钟配置函数的内容,大家可以自行对照STM32中文参考手册来查看具体每一行代码的含义,当然也有英文注释可参考,这里就不再赘述了。

  不知道大家是否好奇,我们在编程时并未特地调用过时钟初始化函数SystemInit(),我们是在什么时候配置的系统时钟呢?实际在STM32的启动文件中已经调用过该函数,配置完了系统时钟

配置系统时钟

  关于STM32启动文件的详细注释,大家可以移步至该帖查看,这里也不再贴出来了,STM32启动文件详解

三、滴答定时器(Systick)

  SysTick定时器被捆绑在NVIC中,它通常用来做延时或者实时系统的心跳,使用SysTick可以节省一个定时器资源。

  SysTick定时器也可以叫做系统滴答定时器,它是一个24位的倒计数计时器,当它计数到0时,将从RELOAD寄存器中自动重装载定时器初值。只要我们不把它在SysTick控制及状态寄存器中的使能位清除,滴答定时器就一直在工作,即使在睡眠模式下也不会停止。SysTick有自己的中断,中断优先级可以设置。

3.1 SysTick部分寄存器

  接下来我们来看一下SysTick的一些寄存器。

  • SysTick控制及状态寄存器(CTRL)
    SysTick控制及状态寄存器
  • SysTick重装载数值寄存器(LOAD)
    SysTick重装载数值寄存器
  • SysTick当前数值寄存器(VAL)
    SysTick当前数值寄存器

3.2 SysTick相关函数

  STM32库函数给出了SysTick的一些配置函数,这里我们简单介绍一下,在看下面的函数时,大家可以对照上面的寄存器来分析一下每一行代码的作用和含义。

3.2.1 SysTick时钟源配置函数

/**   * @brief  Configures the SysTick clock source.   * @param  SysTick_CLKSource: specifies the SysTick clock source.   *   This parameter can be one of the following values:   *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK_Div8: AHB clock divided by 8 selected as SysTick clock source.   *     @arg SysTick_CLKSource_HCLK: AHB clock selected as SysTick clock source.   * @retval None   */ void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource) {   /* Check the parameters */   assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));   if (SysTick_CLKSource == SysTick_CLKSource_HCLK)   {     SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK;   }   else   {     SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8;   } } 

  下面是一些相关的宏定义

#define SysTick_CLKSource_HCLK_Div8    ((uint32_t)0xFFFFFFFB) #define SysTick_CLKSource_HCLK         ((uint32_t)0x00000004) #define IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SOURCE) (((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK) || \                                        ((SOURCE) == SysTick_CLKSource_HCLK_Div8)) 

  对照上面对于SysTick控制及状态寄存器的介绍我们可以知道,当SysTick时钟源配置函数的输入值为1时,选择外部时钟作为时钟源,当输入值为0时,选择内部时钟作为时钟源。

3.2.2 SysTick初始化函数

/**  * @brief  Initialize and start the SysTick counter and its interrupt.  *  * @param   ticks   number of ticks between two interrupts  * @return  1 = failed, 0 = successful  *  * Initialise the system tick timer and its interrupt and start the  * system tick timer / counter in free running mode to generate   * periodical interrupts.  */ static __INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks) {    if (ticks > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk)  return (1);            /* Reload value impossible */                                                                   SysTick->LOAD  = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1;      /* set reload register */   NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);  /* set Priority for Cortex-M0 System Interrupts */   SysTick->VAL   = 0;                                          /* Load the SysTick Counter Value */   SysTick->CTRL  = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |                     SysTick_CTRL_TICKINT_Msk   |                     SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;                    /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */   return (0);                                                  /* Function successful */ } 

  下面是一些相关的宏定义

/* SysTick Reload Register Definitions */ #define SysTick_LOAD_RELOAD_Pos             0                                             /*!< SysTick LOAD: RELOAD Position */ #define SysTick_LOAD_RELOAD_Msk            (0xFFFFFFul << SysTick_LOAD_RELOAD_Pos)        /*!< SysTick LOAD: RELOAD Mask */  #define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos          2                                             /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Position */ #define SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk         (1ul << SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Pos)            /*!< SysTick CTRL: CLKSOURCE Mask */  #define SysTick_CTRL_TICKINT_Pos            1                                             /*!< SysTick CTRL: TICKINT Position */ #define SysTick_CTRL_TICKINT_Msk           (1ul << SysTick_CTRL_TICKINT_Pos)              /*!< SysTick CTRL: TICKINT Mask */  #define SysTick_CTRL_ENABLE_Pos             0                                             /*!< SysTick CTRL: ENABLE Position */ #define SysTick_CTRL_ENABLE_Msk            (1ul << SysTick_CTRL_ENABLE_Pos)               /*!< SysTick CTRL: ENABLE Mask */ 

  该函数的功能是使能SysTick,开启中断,函数的输入参数ticks是设置两次中断间的间隔,也就是设置两次中断之间有多少个SysTick时钟周期。我们如下配置就可以设置SysTick中断时间间隔为1ms。

    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);   // 设置SysTick中断时间间隔为1ms 

  这里介绍一下为什么按照上面的设置,SysTick两次中断之间的时间间隔为1ms。比如系统频率为72MHz,我们设置的是每72K个SysTick周期进入一次中断,也就是说进入中断的时间间隔为72K / 72M,也就是1ms。

  其实我们用到的延时函数也是利用滴答定时器来实现的延时,这里我们就不再详细介绍,大家有兴趣的可以自行分析学习一下。

广告一刻

为您即时展示最新活动产品广告消息,让您随时掌握产品活动新动态!