2.2 Base de tiempos

Utilizaremos el temporizador SysTick para establecer una base de tiempos en el microcontrolador. Esto nos permitirá ejecutar acciones en intervalos regulares, y programar la ejecución de tareas.

¿Qué es SysTick?

SysTick (System Timer) es un temporizador de cuenta descendente de 24 bits disponible en los microcontroladores ARM Cortex-M. Se emplea para generar eventos periódicos, medir intervalos de tiempo, y como base temporal para programar tareas.

Diagrama de bloques de Systick:

System Timer (SysTick).

Registros de SysTick

El módulo SysTick se controla mediante los siguientes registros accesibles desde el espacio de memoria del procesador:

• SYST_CSR (Control and Status Register):

  • bit 0 (ENABLE): habilita/deshabilita el temporizador (1 = activo).

  • bit 1 (TICKINT): habilita la interrupción al llegar a 0 (1 = habilitada).

  • bit 2 (CLKSOURCE): selecciona la fuente de reloj (1 = HCLK del procesador, 0 = reloj externo).

  • Bit 16 (COUNTFLAG): se pone a 1 cuando el contador pasa de 1 a 0; se borra al leer SYST_CSR.

• SYST_RVR (Reload Value Register):

  • Valor de recarga del contador.

  • Valor Máximo: 0x00FFFFFF (24 bits).

  • El número de ciclos que transcurren entre recargas es SYST_RVR + 1.

• SYST_CVR (Current Value Register):

  • Valor actual del contador.

  • Se recarga automáticamente desde SYST_RVR al alcanzar 0.

  • Escribir en este registro lo reinicia a 0.

Funcionamiento básico

1. Al poner a 1 el bit ENABLE en SYST_CSR, SYST_CVR se carga con SYST_RVR y comienza a decrementarse en cada ciclo de reloj.

2. Cuando SYST_CVR pasa de 1 a 0 se activa COUNTFLAG (bit 16 de SYST_CSR).

3. En el ciclo siguiente el contador SYST_CVR se recarga automáticamente desde SYST_RVR y continúa contando.

Funcionamiento del System Timer (SysTick).

Nota: el temporizador se detiene cuando el procesador entra en modo de depuración (debug). Además, la lectura de SYST_CSR limpia COUNTFLAG.

Recursos HAL_Systick

Para facilitar el uso de SysTick en nuestras aplicaciones disponemos del módulo HAL_SysTick, que se encuentra en el archivo de recursos (HAL_SysTick.c, HAL_SysTick.h).

Este módulo proporciona funciones para configurar y utilizar SysTick en modo encuesta (polling). De este modo, podemos comprobar periódicamente si SysTick ha desbordado (llegado a 0) y ejecutar acciones en consecuencia.

Incluye las siguientes funciones:

/**
 * @brief   Configura SysTick en modo encuesta
 * @details Inicializa SysTick en modo `free-running` generando eventos
 *          periódicamente, no genera interrupciones.
 * @param [in]  ticks  Número de ticks (ciclos de reloj) entre dos eventos.
 * @return  0  Ejecución exitosa.
 * @return  1  Fallo en la ejecución.
 * @note    Da valor a los registros SYST_RVR y SYST_CSR.
 *          SYST_CSR se configura con los valores:
 *                  CLKSOURCE => 1 (HCLK)
 *                  ENABLE => 1
 *                  others => 0
 */
 uint32_t SysTick_Init(uint32_t ticks);

 /**
 *
 * @brief   Comprueba si ha habido overflow en SysTick
 *
 * @return  0  No ha habido overflow. (COUNTFLAG=0)
 * @return  1  Ha habido overflow. (COUNTFLAG=1)
 *
 * @note    Después de ejecutar la función COUNTFLAF=0
 */
 uint32_t SysTick_ChkOvf(void);

Ejercicio 1: Base de tiempos con SysTick

1. Preparación del entorno.

   • Abre el proyecto lab2 en Keil.

   • Selecciona el target lab2.0.

2. Tareas a realizar.

   • Completa el código lab2.0.c, esta aplicación debe utilizar SysTick para cambiar el pin P7D/D8 cada 1 ms.

     nota: Para iniciar SysTick podemos utilizar el macro SystemCoreClock que se expande a la frecuencia de reloj del µP, este caso 200.000.000, por lo tanto para 1ms el argumento de la función ticks será SystemCoreClock/1000.

   Arquitectura software

   

   Código lab2.0.c

   //  includes, recursos externos que se van a utilizar (ficheros.h)
   #include "HAL_FM4_gpio.h"
   ...
   
   //  no utilizamos variables globales
   
   int main(void)
   {
       // Configuración de periféricos:
       //  - Config GPIO para utilizar leds y sw2
       ...
   
       //  -Config pin P7D/D8:
       //    Pin P7D/D8 como salida
       //    Pin P7D/D8 a 0
       ...
       //  -Config SysTick (1ms):
       SysTick_Init(SystemCoreClock / 1000U);
   
       // Ejecutivo cíclico
       while (1)
       {
           if (.......) // Si SysTick ha desbordado
           {
               GPIO_ChannelToggle(P7D); // Actualiza P7D/D8
           }
       }
   }
   

3. Verificación del funcionamiento.

   • Compila y programa el microcontrolador.

   • Verifica utilizando los timers de Keil que la función GPIO_ChannelToggle(P7D) se ejecuta cada 1ms.

   • Conecta el osciloscopio como se hizo en lab1 para comprobar que P7D/D8 cambia cada 1ms:

     

     Pin P7D/D8.