时钟系统在单片机中的作用就好比人类的心脏于人一样不可或缺。STM32 单片机的时钟
系统相对 51 单片机的时钟而言比较复杂，了解过 51 单片机的人可能有所疑惑，问什么 STM32
的时钟不像 51 一样只用一个时钟源而是采用多个时钟源呢？原因就在于 STM32 的外设资源
比起 51 来说是相当丰富，而不同的外设之间所需要的时钟也是不同的，比如看门狗以及 RTC
只需几十 KHz 的时钟即可工作。同时，时钟越快功耗也越大，抗电磁干扰能力也会减弱，因此
复杂的 MCU 通常都是采用多时钟源来解决这些问题。 
图 3-2-1 STM32 时钟系统
① HSE是高速外部时钟，可接外部时钟源，频率范围4-16MHz，本开发板外接8MHz的晶振。
② LSE是低速外部时钟，本开发板外接了32.768KHz的晶振，作为RTC的时钟。
③ HSI是高速内部时钟，内部RC振荡器，提供8MHz的时钟。
④ LSI是低速内部时钟，内部RC振荡器，提供40KHz的时钟，独立看门狗的时钟必须来源于它，同时它也可以给RTC提供时钟。
⑤ PLL是锁相环倍频，它的来源可以是HSI/2、HSE或HSE/2，倍频范围为2-16倍，但是其输出的最大频率不超过72MHz。
A：MCO是STM32的一个时钟输出IO（PA8）引脚，可以给外部其他系统提供时钟源。输出来源可以是PLLCLK/2、HSI、HSE或者SYSCLK（系统时钟）。
B：RTC时钟源选择，可以是HSE/128、LSE或者LSI。
C：这是STM32的系统时钟，它给STM32绝大多数外设提供时钟，SYSCLK来源可以选择PLLCLK倍频输出、HSE、或者HSI，它的最大频率为72MHz。
D： 这是USB的时钟为48MHz,它来自PLL时钟源，可以选择为PLLCLK/1或者PLLCLK/1.5。
E：这部分便是其他所有外设了，从时钟树中可以看出，它们都是源自SYSCLK，然后大部分外设通过AHB预分频器获取时钟，其中部分外设的时钟会由APB1和APB2预分频器来确定。APB1（最大36MHz）上接的是低速外设包含电源接口、CAN、USB、I2C、UART2等。APB2（最大72MHz）上接的是高速外设包含UART1、SPI1、TIM1、ADC1、所有GPIO口等。
一,什么是Systick定时器
Systick定时器也叫滴答定时器,是内核级别的24位倒计数简单定时器,常用做延迟和系统心跳时钟(如:UCOS)
优点:节省MCU资源,不需要浪费一个定时器,只要不清除Systick使能位,就不会停止,即使在睡眠模式下也能工作
捆绑在NVIC中断优先级管理,能产生Systick异常(中断),可设置中断优先级
二,Systick相关寄存器
CTRL: Systick控制和状态寄存器
LOAD: Systick重装载寄存器
VAL: Systick当前值寄存器
CALIB: Systick校准值寄存器
定时器工作方式:
每经过一个Systick时钟周期,VAL寄存器值-1,当VAL=0,LOAD寄存器中的重装载值赋值给VAL寄存器作为初值….
1,CTRL-控制和状态寄存器
CLKCOURCE-时钟源
0:外部时钟源HCLK(AHB总线时钟)/8 72M/8 = 9M
1:内核时钟(HCLK) 72M
配置函数:
SysTick_CLKSourceConfig();2,LOAD-Systick重装载寄存器
3,VAL-Systick当前值寄存器
每经过一个Systick时钟周期,VAL寄存器值-1
读取寄存器：返回当前VAL值
写寄存器：清零VAL值,还会使CTRL中COUNTFLAG位清零
4,CALIB-Systick校准值寄存器
三,SysTick函数
固件库SysTick相关函数
SysTick_CLKSourceConfig() //Systick选择时钟源(FWLIB-misc.c文件中)
SysTick_Config(uint32_t ticks) //初始化Systick(CORE-core_cm3.h文件中)
Systick中断服务函数:
void SysTick_Handler(void);
1,SysTick_CLKSourceConfig()分析:
在FWLIB-misc.c中找到SysTick_CLKSourceConfig()函数源码:
/**
* @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; //内部时钟72M
}
else
{
SysTick->CTRL &= SysTick_CLKSource_HCLK_Div8; //外部时钟 72/8=9M
}
}功能:配置SysTick->CTRL寄存器
在core_cm3.h中找到SysTick结构体定义:
#define SysTick_BASE (SCS_BASE + 0x0010) /* SysTick Base Address */
#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE) /* SysTick configuration struct */
/** @addtogroup CMSIS_CM3_SysTick CMSIS CM3 SysTick
memory mapped structure for SysTick
@{
*/
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_CLKSourceConfig参数的两种情况:
/** @defgroup SysTick_clock_source
* @{
*/
#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))两种时钟源 :
SysTick_CLKSource_HCLK_Div8 外部时钟 72/8=9M
SysTick_CLKSource_HCLK 内部时钟 HCLK=72M
2,SysTick_Config(uint32_t ticks)分析
core_cm3.h中找到SysTick_Config函数源码:
/**
* @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); //ticks参数有效性检查
SysTick->LOAD = (ticks & SysTick_LOAD_RELOAD_Msk) - 1; //设置重装载值
//-1:装载时消耗掉一个Systick时钟周期
NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<__NVIC_PRIO_BITS) - 1); //配置NVIC
SysTick->VAL = 0; //初始化VAL=0,使能Systick后立刻进入重装载
SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | //选择时钟源
SysTick_CTRL_TICKINT_Msk | //开启Systick中断
SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //使能Systick定时器
return (0); /* Function successful */
}
#endif作用:使能Systick定时器,开启SysTick中断,配置中断时间间隔
参数ticks:设置多少个Systick时钟周期产生一次中断
四,SysTick实现延时函数
1,延时函数初始化
static u8 fac_us=0; //延时微秒的频率
static u16 fac_ms=0; //延时毫秒的频率
void delay_init()
{
SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8); //选择时钟源-外部时钟-HCLK/8
fac_us=SystemCoreClock/8000000; // 72/8 延时1微秒9个时钟周期
fac_ms=(u16)fac_us*1000; // 延时1毫秒9000个Cystic时钟周期
}2,微秒延时函数
/**
* nus : 延时多少微秒
**/
void delay_us(u32 nus)
{
u32 temp;
//nus*fac_us值最大不能超过SysTick->LOAD(24位)-1
SysTick->LOAD=nus*fac_us; // 设置重载值:n(us)*延时1us需要多少个SysTick时钟周期
SysTick->VAL=0x00; // VAL初始化为0
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; // 使能SysTick定时器
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); // 等待计数时间到达(位16)
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; // 关闭使能
SysTick->VAL =0X00; // 重置VAL
}3,毫秒延时函数
/**
* nms : 延时多少毫秒
**/
void delay_ms(u16 nms)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;
SysTick->VAL =0x00;
SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;
do
{
temp=SysTick->CTRL;
}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16)));
SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
SysTick->VAL =0X00;
}测时间：
#ifndef __MEASURETIME_H
#define __MEASURETIME_H
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/* Header includes -----------------------------------------------------------*/
#include "stm32f30x.h"
/* Macro definitions ---------------------------------------------------------*/
/* Type definitions ----------------------------------------------------------*/
/* Variable declarations -----------------------------------------------------*/
/* Variable definitions ------------------------------------------------------*/
/* Function declarations -----------------------------------------------------*/
/* Function definitions ------------------------------------------------------*/
/**
* @brief Start measure time.
* @param None.
* @return None.
*/
__STATIC_INLINE void MeasureTimeStart(void)
{
SysTick->CTRL |= SysTick_CLKSource_HCLK; /* Set the SysTick clock source. */
SysTick->LOAD = 0xFFFFFF; /* Time load (SysTick-> LOAD is 24bit). */
SysTick->VAL = 0xFFFFFF; /* Empty the counter value. */
SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; /* Start the countdown. */
__nop(); /* Waiting for a machine cycle. */
}
/**
* @brief Stop measure time.
* @param [in] clock: System clock frequency(unit: MHz).
* @return Program run time(unit: us).
*/
__STATIC_INLINE double MeasureTimeStop(uint32_t clock)
{
double time = 0.0;
uint32_t count = SysTick->VAL; /* Read the counter value. */
SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; /* Close counter. */
if(clock > 0)
{
time = (double)(0xFFFFFF - count) / (double)clock; /* Calculate program run time. */
}
return time;
}
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /* __MEASURETIME_H */在工程设置中“Debug”下，选右边硬件仿真，点下拉框选“J-LINK/J-TRACE”，再点“Setting”
在弹出窗口中“Debug”下，选“JTAG”或“SW”，在后面选好下载速率。
点到Trace”标签下，如果是选择的“SW”
则勾选“Enable”选项，在“Core”框中输入MCU实际工作时钟频率（就是单片机以什么频率来执行指令的，MDK会用它来计算时间），再勾选“Autodetect max SW0 Clock”
如果是选择的“JTAG”，
先勾选“Enable”，在“Core”中设好时钟频率，最后去掉刚才勾选的“Enable”
因为“JTAG”模式不支持“Trace”功能，不把“Enable”去掉，仿真会报错。
接下来点
进入仿真，界面右下角就会有时间窗口
上面两个是复位“t1”和“t2”的，下面3个是选择在状态栏上显示哪个时间。
“t0”表示程序开始运行到现在的时间，是不能复位的。另外两个可以随便复位，就可以用来测具体某一个函数或某一行程序的运行时间。
具体操作为：在要测试的代码前加一个断点，当程序运行到目标行时会停下，然后复位“t1”或“t2”，并在下一行代码前加断点，然后继续运行程序，程序会停在下一行代码前，这个时候“t1”的值就是目标行程序的运行时间。
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