從滴答時(shí)鐘了解STM32庫(kù)操作
STM32的庫(kù)函數(shù)操作給設(shè)計(jì)開發(fā)人員帶來(lái)了諸多的便利，開發(fā)人員不必十分了解STM32的內(nèi)部寄存器及硬件機(jī)制，只要有C語(yǔ)言基礎(chǔ)，即可完成單片機(jī)的開發(fā)，縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)難度，因而備受工程師喜愛。
基于庫(kù)函數(shù)的開發(fā)模式，與基于API(Application Programming Interface)的軟件開發(fā)有著異曲同工之處，程序員通過調(diào)用 API 函數(shù)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)，而又無(wú)需訪問源碼，或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)，可以減輕編程任務(wù)。STM32的基于函數(shù)庫(kù)的開發(fā)模式也是一樣的道理，因此對(duì)于有單片機(jī)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)STM32，很容易就可以上手。
雖然可以不考慮庫(kù)函數(shù)內(nèi)部的細(xì)節(jié)，不考慮如何實(shí)現(xiàn)硬件寄存器的配置，但是深入了解庫(kù)函數(shù)對(duì)于提高編程能力是很有好處的，下面以系統(tǒng)滴答時(shí)鐘為例，詳解其工作流程。
滴答時(shí)鐘是STM32內(nèi)部的一個(gè)24位定時(shí)器，其操作相對(duì)簡(jiǎn)單，配置寄存器較少。大體的工作流程是這樣的，定時(shí)器首先要有時(shí)鐘源，時(shí)鐘源配置好之后，設(shè)置定時(shí)時(shí)間，然后定時(shí)器啟動(dòng)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，置位標(biāo)志位，重載定時(shí)器初值，系統(tǒng)可采用查詢標(biāo)志位和中斷兩種工作方式做出相應(yīng)的響應(yīng)，下面來(lái)看看程序如何實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。
//初始化配置函數(shù)
Void Delay_Init()
{
RCC_ClocksTypeDef RCC_ClocksStatus;
RCC_GetClocksFreq(&RCC_ClocksStatus);//獲取時(shí)鐘頻率
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);//時(shí)鐘源配置為系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率/8
SysTick_ITConfig(DISABLE);//不使能中斷，采用查詢方式
delay_fac_us = RCC_ClocksStatus.HCLK_Frequency / 8000000;// 1us的定時(shí)初值
}
//實(shí)現(xiàn)延時(shí)Nus的延時(shí)功能
void Delay_us(u32 Nus)
{
SysTick_SetReload(delay_fac_us * Nus);//載入初值
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);//計(jì)數(shù)器清零
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Enable);//計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)
do
{
Status = SysTick_GetFlagStatus(SysTick_FLAG_COUNT);
}while (Status != SET);//不斷查詢標(biāo)志位，當(dāng)載入初值與計(jì)數(shù)器相等時(shí)，標(biāo)志位置位。
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Disable);//關(guān)閉計(jì)數(shù)器
SysTick_CounterCmd(SysTick_Counter_Clear);//清零計(jì)數(shù)器
}
//實(shí)現(xiàn)閃燈
Delay_Init();
While(1)
{
LED1(ON);
Delay_us(500000);//延時(shí)500ms
LED1(OFF);
}
下面來(lái)看看庫(kù)函數(shù)如何實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的寄存器配置。
void SysTick_ITConfig(FunctionalState NewState)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));
if (NewState != DISABLE)
{
SysTick->CTRL |= CTRL_TICKINT_Set;
}
else
{
SysTick->CTRL &= CTRL_TICKINT_Reset;
}
}
這個(gè)函數(shù)的作用是配置寄存器開啟/關(guān)閉中斷，F(xiàn)unctionalState是自定義的數(shù)據(jù)類型，是一個(gè)枚舉類型，typedef enum {DISABLE = 0, ENABLE = !DISABLE} FunctionalState;
枚舉類型是一種基本數(shù)據(jù)類型而不是構(gòu)造類型，它用于聲明一組命名的常數(shù)，將變量的值一一列出來(lái)，變量的值只限于列舉出來(lái)的值的范圍內(nèi)，因此當(dāng)一個(gè)變量有幾種可能的取值時(shí)，可以將它定義為枚舉類型。
assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));
這句話的作用是判斷參數(shù)NewState的值是否正確，如果發(fā)現(xiàn)參數(shù)出錯(cuò)，它會(huì)調(diào)用函數(shù)assert_failed()向程序員報(bào)告錯(cuò)誤。
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{
while (1)
{}
}
SysTick->CTRL |= CTRL_TICKINT_Set;這句話就是用來(lái)配置寄存器的語(yǔ)句， SysTick是系統(tǒng)定義的一個(gè)結(jié)構(gòu)體如下，SysTick->CTRL即為滴答時(shí)鐘的控制寄存器。
typedef struct
{
__IO uint32_t CTRL; /*!< Offset: 0x000 (R/W) SysTick Control and Status Register */
__IO uint32_t LOAD; /*!< Offset: 0x004 (R/W) SysTick Reload Value Register */
__IO uint32_t VAL; /*!< Offset: 0x008 (R/W) SysTick Current Value Register */
__I uint32_t CALIB; /*!< Offset: 0x00C (R/ ) SysTick Calibration Register */
} SysTick_Type; //聲明一個(gè)SysTick_Type型的結(jié)構(gòu)體。
#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE ) /*!< SysTick configuration struct */
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010UL) /*!< SysTick Base Address */
#define SCS_BASE (0xE000E000UL) /*!< System Control Space Base Address */
定義一個(gè)SysTick_Type類型的結(jié)構(gòu)體實(shí)例SysTick，而從根本上來(lái)說(shuō)這是一個(gè)地址，就是STM32芯片內(nèi)部分配給滴答時(shí)鐘的實(shí)際地址0xE000E000UL+0x0010UL。
CTRL_TICKINT_Set是一個(gè)宏定義，定義如下
/* CTRL TICKINT Mask */
#define CTRL_TICKINT_Set ((u32)0x00000002)
#define CTRL_TICKINT_Reset ((u32)0xFFFFFFFD)
至此，SysTick->CTRL |= CTRL_TICKINT_Set;這句話的意義已經(jīng)很清晰了，就是給地址0xE000E000+0x0010 +0x000賦一個(gè)0x00000002的值，對(duì)應(yīng)滴答時(shí)鐘的CTRL寄存器的第2位置1。即為開啟中斷的意思。
上面講的是用查詢的方式，下面再說(shuō)下中斷觸發(fā)。只需調(diào)用下面這個(gè)函數(shù)即可完成中斷的設(shè)置。
SysTick_Config(uint32_t ticks);具體實(shí)現(xiàn)如下：
__STATIC_INLINE uint32_t SysTick_Config(uint32_t ticks)
{
if ((ticks - 1) > SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) return (1);
SysTick->LOAD = ticks - 1;
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);
SysTick->VAL = 0;
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
return (0);
}
函數(shù)的參數(shù)為ticks，是要裝入寄存器SysTick->LOAD的計(jì)數(shù)值，如果系統(tǒng)時(shí)鐘為72M，把ticks賦值為SystemFrequency/10000，表示計(jì)數(shù)到720個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生一次中斷，而一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間為(1/72)us，所以720x(1/72)=10us，也就實(shí)現(xiàn)了定時(shí)10us的功能。
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1);為SysTick中斷設(shè)置優(yōu)先級(jí)。將寄存器SysTick->VAL的值清0。然后使能中斷，使能SysTick定時(shí)器，時(shí)鐘源選擇為AHB時(shí)鐘。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，進(jìn)入中斷函數(shù)
void SysTick_Handler(void)
{
//具體函數(shù)實(shí)現(xiàn)由用戶編寫。
}
通過對(duì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單定時(shí)器的操作，我們可以初步了解到STM32庫(kù)函數(shù)的使用方法，其實(shí)開發(fā)人員沒必要深究庫(kù)函數(shù)內(nèi)部是如何處理實(shí)現(xiàn)的，只需要了解已經(jīng)封裝好的庫(kù)函數(shù)，進(jìn)行調(diào)用即可，因此可以大大降低開發(fā)周期，提高開發(fā)效率，更多的功能留給讀者自行研究開發(fā)。
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