Продолжаем потрошить кортексы М3. Есть у них у всех, вне зависимости от производителя, такая штука как системный таймер — SysTick. Это часть ядра. Тупейший и примитивный таймер. Он ничего не умеет кроме как генерировать прерывание в заданном промежутке времени. Используется обычно во всяких RTOS для проворачивания диспетчера. К тому же его прерывание имеет высокий приоритет.
▌Краткое описание
Сам таймер 24 разрядный. И тикает вниз от предзагруженного значения до нуля, после чего перезагружается вновь и генерирует прерывание. Управляется он четырьмя регистрами:
Таблица из ARM Cortex M3 Reference Manual
SYST_CSR — SysTick Control and Status Register
Регистр управления и статуса. Несмотря на то, что он 32 битный заняты там всего 4 бита :)
- Бит 0 — ENABLE — бит разрешающий таймеру считать. 1 можно, 0 — нельзя. Когда мы ставим ENABLE в 1 то таймер автоматически загружает свои счетные регистры значением из регистра SYST_RVR и начинает тикать вниз.
- Бит 1 — TICKINT — разрешение прерывания. Когда этот бит 1, то на обнулении будет прерывание таймера.
- Бит 2 — CLKSOURCE — откуда брать тики. Варианта два 0 — внешнее тактирование эталонного генератора, 1 — с частоты процессора.
- Бит 16 — COUNTFLAG — флаг отсчета. Первый раз ставится в 1 после первого обнуления. При чтении, как я понял, автоматом обнуляется. Возвращает 1 если с последнего его чтения таймер перешел через ноль. Позволяет отследить были ли переполнения. Удобно.
SYST_RVR — SysTick Reload Value Register
Регистр предзагрузки. Именно отсюда берет таймер свое значение для перезагрузки при обнулении. Фактически вот сюда и нужно грузить требуемое число задержки. Регистр 32 разрядный, но используются только первые 24 бита.
Класть туда можно любое число в диапазоне 0x00000001-0x00FFFFFF. Можно и 0 положить, но ничего не будет. Т.к. у таймера весь экшн происходит с перехода из 0x00000001 в 0x00000000. А на ноль и получается ноль. Разве что COUNTFLAG вскочит. Только и всего. Поэтому значение SYST_RVR должно быть N-1 от желаемого количества тактов. Т.е. если надо получить прерывание на каждые 10000 тактов, то кладем 9999.
SYST_CVR — SysTick Current Value Register
Это, собственно, и есть счетный регистр. Тут оно тикает! В первых трех байтах. Есть у этого регистра особенность одна забавная. Из него можно только читать. А вот запись любого значения сразу его обнуляет. С обнулением флага COUNTFLAG.
Т.е. если надо занулить таймер — пиши сюда :)
SYST_CALIB — SysTick Calibration Value Register
Это, как ясно из названия, регистр калибровки. Его можно только читать, и возвращает он следующее:
- SKEW — Показывает что записано в TENMS 0 — там реальыне калибровочные константы. 1 — какой то мусор который не имеет значения. Ну или ноль.
- NOREF — показывает есть ли у девайса эталонная тактовая частота. 0 — есть, 1 — нет. Это зависит от производителя, позаботился ли он о такой штуке :) Если эталонных часов нет, то бит CLKSOURCE из регистра SYST_CSR читается как 1 и его нельзя изменить.
- TENMS — калибровочная константа. Содержит значение для 10мс задержки. Как я понял, для эталонного генератора. Которого может и не быть.
▌Адреса и имена
Осталось залезть в CMSIS и поискать там описание и дефайны SysTick. Находятся быстро в core_cm3.h:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 | typedef struct { __IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x00 SysTick Control and Status Register */ __IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x04 SysTick Reload Value Register */ __IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x08 SysTick Current Value Register */ __I uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x0C SysTick Calibration Register */ } SysTick_Type; /* SysTick Control / Status Register Definitions */ #define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos 16 /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG Position */ #define SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk (1ul << SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Pos) /*!< SysTick CTRL: COUNTFLAG 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 */ /* 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 */ /* SysTick Current Register Definitions */ #define SysTick_VAL_CURRENT_Pos 0 /*!< SysTick VAL: CURRENT Position */ #define SysTick_VAL_CURRENT_Msk (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos) /*!< SysTick VAL: CURRENT Mask */ /* SysTick Calibration Register Definitions */ #define SysTick_CALIB_NOREF_Pos 31 /*!< SysTick CALIB: NOREF Position */ #define SysTick_CALIB_NOREF_Msk (1ul << SysTick_CALIB_NOREF_Pos) /*!< SysTick CALIB: NOREF Mask */ #define SysTick_CALIB_SKEW_Pos 30 /*!< SysTick CALIB: SKEW Position */ #define SysTick_CALIB_SKEW_Msk (1ul << SysTick_CALIB_SKEW_Pos) /*!< SysTick CALIB: SKEW Mask */ #define SysTick_CALIB_TENMS_Pos 0 /*!< SysTick CALIB: TENMS Position */ #define SysTick_CALIB_TENMS_Msk (0xFFFFFFul << SysTick_VAL_CURRENT_Pos) /*!< SysTick CALIB: TENMS Mask */ /*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_SysTick */ |
Нам там нужны имена битов. Вот они: SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk, SysTick_CTRL_TICKINT_Msk, SysTick_CTRL_ENABLE_Msk.
Конфигурация таймера на тик в 1ms, таким образом, будет выглядеть примерно так:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | #define F_CPU 72000000UL // Тактовая у нас 72МГЦ #define TimerTick F_CPU/1000-1 // Нам нужен килогерц SysTick->LOAD=TimerTick; // Загрузка значения SysTick->VAL=TimerTick; // Обнуляем таймеры и флаги. Записью, помните? SysTick->CTRL= SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; |
▌Обработчик прерывания SysTick
Где взять имя обработчика? Да из таблицы прерываний. Поглядеть, если кто не помнит, можно в STM32F10x.s
Вот ее кусочек:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset AREA RESET, DATA, READONLY EXPORT __Vectors __Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack DCD Reset_Handler ; Reset Handler DCD NMI_Handler ; NMI Handler DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler DCD 0 ; Reserved DCD 0 ; Reserved DCD 0 ; Reserved DCD 0 ; Reserved DCD SVC_Handler ; SVCall Handler DCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor Handler DCD 0 ; Reserved DCD PendSV_Handler ; PendSV Handler DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler |
Имя есть. Осталось организовать прерывание:
1 2 3 4 5 6 | //SysTick Interrupt void SysTick_Handler(void) { // Тут будем делать нечто полезное. Например, ставить бит B.05 GPIOB->BSRR = GPIO_BSRR_BS5; // Set bit } |
А сбрасывать его будет в главном цикле. В результате мы получим иголки с частотой 1Кгц которые хорошо видно осциллографом :)
Вот так выглядит полный код примера:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 | #include "stm32f10x.h" #define F_CPU 72000000UL #define TimerTick F_CPU/1000-1 void Delay(uint32_t Val); //SysTick Interrupt void SysTick_Handler(void) { GPIOB->BSRR = GPIO_BSRR_BS5; // Set bit } int main(void) { SystemInit(); RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN; // Config CRL GPIOB->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF5; // Clear CNF bit 5. Mode 00 - Push-Pull GPIOB->CRL |= GPIO_CRL_MODE5_0; // Set bit MODE0 for pin 5. Mode 01 = Max Speed 10MHz SysTick->LOAD=TimerTick; SysTick->VAL=TimerTick; SysTick->CTRL= SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;; while(1) { GPIOB->BSRR = GPIO_BSRR_BR5; // Clear bit } } |
Собрал пример на PB II — ARM. Накинул джампер на B05. Зацепил щуп осциллографа, прошил контроллер…
И осциллограф радостно показал игольчатую картину на экране:
▌Функции CMSIS
У Таймера, раз он часть ядра, есть функция конфигурации в CMSIS. Описана она в core_cm3.h и выглядит так:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | 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 */ } |
То же самое, что и мы сделали вручную. Только есть проверка на корректность значения и обрезка лишних битов. Возвращает 1 если данные некорректные. Ну и еще там приоритет ставится если ядро М0 (это кстати хз зачем? У M0 же должна быть своя версия CMSIS?)
Так что таймер можно загрузить и следующей фигней:
1 | SysTick_Config(TimerTick); |
Для LPC все совершенно аналогично. До последней буковки можно сказать. Т.к. это фича не STM32, а ядра и описана в CMSIS. Т.е. едина для всех.
Неужели вернулся тот DI HALT, который пишет учебные курсы :)
Я ждал и верил!
А почему иголки амплитудой 2 вольта?
Смазываются видимо, быстрые они очень. Буквально пару тактов.
DI, можешь подробнее рассказать, как и с чем едят SysTick Calibration Value Register? Я так и не догнал что и как им калибруется, какое внешнее оборудование нужно (если нужно). Процедура калибровки генератора RTC расписана в мануале досконально, по сабжу есть только маловразумительная фраза
10.1.2 SysTick calibration value register
The SysTick calibration value is fixed to 18750, which gives a reference time base of 1 ms
with the SysTick clock set to 18.75 MHz (HCLK/8, with HCLK set to 150 MHz).
и всё
Да фиг знает. Я никогда на калибровку не заморачивался. Может это просто закладка на возможность наличия некого эталонного генератора? Иначе я вообще не понимаю как и относительно чего он должен калиброваться.
Похоже, что калибруется он в расчете на максимальную частоту SYSCLK. И calibration value указывается таким, чтобы записав его в LOAD получить интервал в 1 мс. Например в моем STM32F103 макс. частота = 72 МГц, и calibration value = 9000 (72’000’000 / 8 / 9’000 = 1000)
Не догоняю зачем такая калибровка, ведь таймер и так с того же источника тактируется, что и SYSCLK
Я могу ошибаться, но это самый регистр предусмотрен для того, чтобы можно было точно тикать с заданным интервалом. Дело в том, что там хранится число ээээ… колебаний для интервала в 10 ms, то есть как бы это калибровочное значение показывающее, сколько колебаний будет умещаться в заданном интервале времени. Ну, для масштабирования. Эммм.. В общем с объяснениями у меня всегда было туго, но попробую продолжить. Помните, как узнать диаметр намоточного провода, имея только миллиметровую линейку? Виток к витку мотаем, например, 10 мм проволоки прям по шкале линейки. Потом считаем витки и делим на 10 и получаем диаметр одной проволочки… То есть регистр, например, содержит число 65535. Делим на 10 ms и получаем, что в 1 ms помещается 6553.5 колебания. Для 1 ms это не имеет значения, а если мы считаем 1 секунду, то в одной секунде помещается ровно 6553500 колебаний… То есть не 6553000, а еще плюс пицот. (прошу не бить за -1 сразу сообразить трудно, чо там вычитать еще). Ну, вдруг у меня пришла в голову гениальная мысль организовать часики на этом тикании. Вот получается, что за сутки будет ровно 566 222 400 000 колебания. Если бы я считал, что 1 ms — это 65530 колебаний, то в сутках было бы 566 179 200 000 колебаний. То есть такие часы врали бы на 659 миллисекунд в сутки… Не?
А 31 бит указывает, что значение генератора имеет референсное значение… Видимо, производитель там что-то указывает…. Хотя я над этим долго морщил лоб… Но почти не понял, что за референсное значение…
Раскурил, кажется… У этого тика может быть два источника тактирования внутренний и внешний и этот бит, установлены производите лет показывает, что можно пользоваться внешним источником тактирования. Внутренний же HCLK…
Сорри, умная клавиатура планшета за меня там что-то понаписывала )
Я сегодня наткнулся на этот курс. возник вопрос
void Delay(uint32_t Val); — получается ненужная строка как и SystemInit();
Набросал пример в 5-том Кейле на 100RB ошибок нет, но в Дебаге на SysTick_Handler так и не выходит (хотя Current уменьшается от максимума до нуля — то есть таймер вроде как работает)
Вопрос — так и должно быть?
И вдогонку как можно использовать этот таймер во избежании дребезга контактов у кнопки
Если тебе нужен просто Delay, то попробуй так. Во время ковыряний пришел к выводу, что этот таймер тупее, чем многие думают. Его даже инициализировать не нужно, работает сразу при подаче питания и прямо через делитель на 8 тактируется от частоты процессора.
Не нужно никаких обработчиков прерываний или чего бы то не было еще.
Тестил на 32f100RB.
//Примечание: в SysTick->LOAD может быть записано максимум 2^24. Соответственно 5592405 мкс максимальная задержка.
//На 24МГц минимум 5 мкс задержка.
void Delay_us (uint32_t usec) //
{
usec*=3; // 1 мкс на 3 такта.
SysTick->LOAD = usec; // Загрузка значения
/*SysTick->VAL = usec;*/ // Обнуляем таймеры и флаги, хотя и так работает.
SysTick->CTRL |= 0x00000001;
while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000)){/*Хатико*/}
SysTick->CTRL &= 0x00010006;
}
Обработчик прерывания не срабатывает, т.к. не генерируется само прерывание из-за того, что прерывания по умолчанию выключены.