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目录
- 一、复位
- 1.1 软件复位
- 1.2 低功耗管理复位
- 二、时钟
- 2.1 系统时钟(SYSCLK)选择
- 2.2 系统时钟初始化
- 三、滴答定时器(Systick)
- 3.1 SysTick部分寄存器
- 3.2 SysTick相关函数
- 3.2.1 SysTick时钟源配置函数
- 3.2.2 SysTick初始化函数
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
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
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_CLRCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
#elseRCC->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_ExtSRAMSystemInit_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_SRAMSCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
#elseSCB->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
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重装载数值寄存器(LOAD)
- SysTick当前数值寄存器(VAL)
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。