详解STM32时钟系统与SysTick定时器

　　STM32-时钟系统
　　时钟系统的概念及意义：
　　概念：时钟系统是由振荡器（信号源）、定时唤醒器、分频器等组成的电路。常用的信号源有晶体振荡器和RC振荡器。
　　意义：时钟是嵌入式系统的脉搏，处理器内核在时钟驱动下完成指令执行，状态变换等动作，外设部件在时钟的驱动下完成各种工作，比如串口数据的发送、A/D转换、定时器计数等等。因此时钟对于计算机系统是至关重要的，通常时钟系统出现问题也是致命的，比如振荡器不起振、振荡不稳、停振等。
　　
　　常见振荡器简介：
　　概念：振荡器是用来产生重复电子讯号的电子元件。其构成的电路叫振荡电路，能将直流电转换为具有一定频率交流信号输出的电子电路或装置。
　　分类：振荡器主要分为RC，LC振荡器和晶体振荡器。RC振荡器是采用RC网络作为选频移相网络的振荡器。LC振荡器是采用LC振荡回路作为移相和选频网络的正反馈振荡器。晶体振荡器的振荡频率受石英晶体控制。
　　RC振荡器：
　　RC振荡器是又电阻电容构成的振荡电路，能将直流电转换为具有一定频率交流信号输出的电子电路或装置。
　　优点：实现的成本比较低，毕竟就是一个电阻电容
　　缺点：由于电阻电容的精度问题所以RC振荡器的震荡频率会有误差，同时受到温度、湿度的影响
　　
　　晶体振荡器：
　　石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
　　优点：相对来说震荡频率一般都比较稳定，同时精度也较高
　　缺点：就是价格要稍微高点了，还有用晶体振荡器一般还需要接两个15-33pF起振电容
　　STM32F0时钟源介绍：
　　STM32 中有四个时钟源：
　　HSI：高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz；
　　HSE：高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz
　　LSI：低速内部时钟，RC振荡器，频率为40KHz。独立看门狗时钟源只能是这个，还可做RTC时钟源
　　LSE：低速外部时钟，接32.768KHz的石英晶体。这个主要是RTC的时钟源
　　STM32 时钟树的分析：
　　
　　复位和时钟控制 （RCC）：
　　
　　STM32Cubemx配置时钟：
　　
　　SystemInit （） 系统时钟初始化：
　　void SystemInit（void）
　　System_stm32f0xx.c中定义，在系统启动之后，程序会先执行 HAL 库定义的 SystemInit 函数，进行系统一些初始化配置，复位 RCC 时钟配置为默认复位值（默认开启 HSI）
　　void SystemClock_Config（void）
　　在main.c中定义，实现时钟的具体配置，配置PLL， 配置AHB和HPB的时钟
　　SysTick定时器讲解
　　内容概要：
　　SysTick定时器简介
　　SysTick定时器工作原理分析
　　SysTick寄存器
　　SysTick定时器使用实例
　　SysTick定时器简介：
　　概念：
　　定时器，能够定时、计数的器件称为定时器。
　　SysTick， 称作系统滴答定时器，简称滴答定时器。是一个定时设备，位于Cortex-M0内核中，可以对输入的时钟进行计数，当然，如果时钟信号是周期性的，计数也就是计时。
　　系统定时器一般用于操作系统，用于产生时基，维持操作系统的心跳。根据这个中断，系统就可以实现时间片的计算从而切换进程。
　　工作原理：滴答定时器是一个24位定时器，也就是最多能计数2^24。在使用的时候，我们一般给计数器送一个初始的计数值，计数器向下计数，每来一个时钟信号，计数初值就减一，计数值减到0的时候，就会发出一次中断。然后重新从计数初值再减一计数，循环不断。
　　SysTick定时器工作原理图：
　　
　　SysTick寄存器：
　　
　　
　　SysTick定时器初始化：
　　Main中已经实现对SysTick定时器的初始化
　　void SystemClock_Config（void）;
　　HAL_SYSTICK_Config（HAL_RCC_GetHCLKFreq（）/1000）;//HAL_RCC_GetHCLKFreq（）函数得到的就是HCLK的频率，除以1000表示1/（HCLK/1000）秒钟计数一次
　　SysTick_Config（TicksNumb）;
　　在core_cm0.h定义了SysTick_Config（uint32_t ticks）
　　
　　SysTick中断相关：
　　
　　SysTick定时器使用实例：
　　实例： 利用SysTick定时器实现0.5秒钟打印一个字符串
　　
　　设置串口：
　　
　　设置系统时钟为外部时钟：
　　
　　追加到回调函数：
　　
　　
　　在main.c函数中重新编写fputc 和 回调函数：
　　
　　int fputc（int ch，FILE *f）{
　　while（（USART1-》ISR&（1《《7）） == 0）;
　　USART1-》TDR=（uint8_t）ch;
　　return ch;
　　}
　　void HAL_SYSTICK_Callback（void）
　　{
　　static int time_flag = 0;
　　time_flag++;
　　if（time_flag 》= 500）
　　{
　　printf（“this is systick test！n”）;
　　time_flag = 0;
　　}
　　}
　　测试结果：
　　
　　HAL_Delay（）函数的实现
　　HAL_Delay（）分析：
　　利用SysTick实现精准的延时：
　　__weak void HAL_Delay（__IO uint32_t Delay）
　　{
　　uint32_t tickstart = 0U;
　　tickstart = HAL_GetTick（）;
　　while（（HAL_GetTick（） - tickstart） 《 Delay） ;
　　}
　　
　　HAL_Delay（） 的局限：
　　HAL库的延时函数有一个局限性，在中断服务函数中使用HAL_Delay会引起混乱，因为它是通过中断方式实现，而 Systick 的中断一般操作系统优先级是最低的，所以在中断中运行 HAL_Delay 会导致死锁的现象。
　　STM32通用定时器介绍
　　内容概要：
　　STM32F051定时器介绍
　　几种定时器功能比较
　　定时器的计数原理
　　定时器输入捕获与输出比较
　　STM32F051定时器介绍：
　　STM32F051xx 系列器件包括多达 6 个通用定时器，1个基本定时器和1个高级定时器。
　　
　　几种定时器功能比较：
　　通用定时器TIMx功能：
　　● 定时器定时计数
　　● 输入捕获
　　● 输出比较
　　● PWM输出
　　● 使用外部信号控制定时器和定时器互连的同步电路
　　高级定时器TIM1功能：
　　● 通用定时器的有功能
　　● 带死区控制和紧急刹车，可用于PWM控制电机
　　基本定时器TIM1功能：
　　● 主要运用于定时计数以及驱动DAC
　　定时器计数模式：
　　向上计数模式：计数器从0计数到自动加载值（TIMx_ARR），然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。
　　向下计数模式：计数器从自动装入的值（TIMx_ARR）开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。
　　中央对齐模式（向上/向下计数）：计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。
　　
　　定时器计数原理：（很重要，后面编程时配置通用定时器要用到）
　　
　　时钟源：定时器时钟 TIMxCLK，即内部时钟 CK_INT，经 APB 预分频器后分频提供
　　计数器时钟：定时器时钟经过 PSC 预分频器之后，即 CK_CNT，用来驱动计数器计数
　　计数器CNT： 是一个 16 位/32的计数器
　　自动重装载寄存器：这里面装着计数器能计数的最大数值。当计数到这个值的时候，如果使能了中断的话，定时器就产生溢出中断
　　计时中断时间： 1/（TIMxCLK/（PSC+1）） * （ARR+1）
　　定时器输入捕获与输出比较：
　　输入捕获：输入捕获可以用来捕获外部事件，比如引脚的电平变化（上升沿，下降沿），并记录下变化的时间，通常可以用来测量外部信号的频率或者电平持续的时间。
　　
　　输出比较：此项功能是用来控制一个输出波形，当计数器与捕获/比较寄存器的内容相同时，输出比较功能做出相应动作，比如电平的翻转。通常用于生产PWM波形。
　　
　　STM32通用定时器实例
　　STM32定时器使用实例：利用通用定时器实现定时0.5秒中断，并在中断处理函数中打印输出字符。
　　
　　
　　
　　
　　
　　追加到回调函数：
　　
　　
　　重新编写fputc 和 回调函数：
　　
　　int fputc（int ch，FILE *f）{ while（（USART1-》ISR&（1《《7）） == 0）; USART1-》TDR=（uint8_t）ch; return ch;} void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback（TIM_HandleTypeDef *htim）{ if（htim-》Instance == TIM3） { printf（“my name is 张三n”）; }} 启动定时器并使能中断：
　　
　　HAL_TIM_Base_Start_IT（&htim3）;//启动定时器并使能中断 测试结果：