写在开篇前：
首先要明确的第一点：学习知识我们都会到网上查询各种资料，但是由于网上资料大多不全面，我们对于这些资料需要加以自身的理解并对其有所取舍，所以建议网上查来的资料只做引导、参考作用，最终确定对技术的应用还要以官方文档为准。而这个辨别资料可行性的过程是十分耗费时间的，对于此点笔者也实在无奈，如果哪些同学有更好的方法，请不吝赐教，以图共同进步。
由于本文将详细的分析SysTick整个实现过程，为了方便大家快速掌握该流程，先将结论总结如下：
1、systick是一个24位的定时器，故重装值最大值为2的24次方 = 16 777 215，要注意不要超出这个值。
2、systick是cortex_m3的标配，不是外设，不需要在RCC寄存器组打开它的时钟。
3、每次systick溢出后会置位计数标志位和中断标志位，计数标志位在计数器重装载后被清除，而中断标志位也会随着中断服务程序的响应被清除，所以这两个标志位都不需要手动清除。
4、采用使用库函数的方法，只能采用中断的方法响应定时器计时时间到，如要采用查询的方法，那只能采用设置systick的寄存器的方法。
目录
SysTick是一个系统时钟定时器，属于ARM Cortex-Mx内核的一个“内设”，所有基于此内核的微控制器都带SysTick。（ST的芯片中F1系列属于Cortex-M3内核，F3与F4系列属于Cortex-M4内核）。
0x01、什么是时钟
关于这个问题 ，我们需要从 CPU的时钟说起。
计算机是一个十分复杂的电子设备。它由各种集成电路和电子器件组成，每一块集成电路中都集成了数以万计的晶体管和其他电子元件。这样一个十分庞大的系统，要使它能够正常地工作，就必须有一个指挥，对各部分的工作进行协调。各个元件的动作就是
在这个指挥下按不同的先后顺序完成自己的操作的，这个先后顺序我们称为时序。
时序是计算机中一个非常重要的概念，如果时序出现错误，就会使系统发生故障，甚至造成死机。那么是谁来产生和控制这个操作时序呢？这就是“时钟”。
“时钟”可以认为是计算机的“心脏”，如同人一样，只有心脏在跳动，生命才能够继续。不要把计算机的“时钟”等同于普通的时钟，它实际上是由晶体振荡器产生的连续脉冲波，这些脉冲波的幅度和频率是不变的，这种时钟信号我们称为外部时钟。它们被送入 CPU 中，再形成CPU时钟。不同的CPU，其外部时钟和 CPU时钟的关系是不同的。
CPU 的时钟周期通常为节拍脉冲或Ｔ周期，它是处理操作的最基本的单位。
在微程序控制器中，时序信号比较简单，一般采用节拍电位——节拍脉冲二级体制。就是说它只要一个节拍电位，在节拍电位又包含若干个节拍脉冲（时钟周期）。节拍电位表示一个CPU周期的时间，而节拍脉冲把一个CPU周期划分为几个较小的时间间隔。
根据需要，这些时间间隔可以相等， 也可以不等。
指令周期是取出并执行一条指令的时间。指令周期常常有若干个CPU周期，CPU周期也称为机器周期，由于CPU访问一次内存所花费的时间较长，因此通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。这就是说，一条指令取出阶段（通常为取指）需要一个CPU周期时间。而一个CPU周期时间又包含若干个时钟周期（通常为节拍脉冲或Ｔ周期，它是处理操作的最基本的单位）。这些时钟周期的总和则规定了 一个CPU周期的时间宽度。
总结：
1、时钟是为CPU产生时序信号而采用晶体振荡器产生的相同幅度和频率的脉冲。
2、1个指令周期包含若干个机器周期，1个机器周期又包含了若干个时钟周期，指令周期 > 机器周期 > 时钟周期
0x02、STM32的时钟
明白了什么是时钟之后，我们来分析一下STM32芯片的时钟。
STM32的时钟系统设计十分复杂，总结起来有以下两个特点
1、提供多种时钟源选择
2、可以进行倍频、分频操作。
那么为什么要设计这么复杂的时钟系统呢？主要有以下两点原因
1、倍频：考虑到电磁兼容性，如stm32f103系列芯片，最高主频可达72MHZ，如果外部直接提供一个72MHz的晶振，太高的振荡频率可能会给制作电路板带来一定的难度。
2、分频：因为STM32既有高速外设又有低速外设，各种外设的工作频率不尽相同，如同PC机上的南北桥，把高速的和低速的设备分开来管理。最后，每个外设都配备了外设时钟的开关，当我们不使用某个外设时，可以把这个外设时钟关闭，从而降低STM32的整体功耗
众所周知，微控制器（处理器）的运行必须要依赖周期性的时钟脉冲来驱动——往往由一个外部晶体振荡器提供时钟输入为始，最终转换为多个外部设备的周期性运作为末，这种时钟“能量”扩散流动的路径，犹如大树的养分通过主干流向各个分支，因此常称之为“时钟树”。在一些传统的低端 8 位单片机诸如 51，AVR，PIC等单片机，其也具备自身的一个时钟树系统，但其中的绝大部分是不受用户控制的，即在单片机上电后，时钟树就固定在某种不可更改的状态（假设单片机处于正常工作的状态）。比如 51单片机使用典型的 12MHz晶振作为时钟源，则外设如IO口、定时器、串口等设备的驱动时钟速率便已经是固定的，用户无法将此时钟速率更改，除非更换晶振。这样对比起来，STM32的时钟系统设计具有明显的优势。
0x0001）、STM32的时钟源
STM32对于系统时钟提供多种选择。在STM32中，有五个时钟源，为 HSI、HSE、LSI、LSE、PLL，它们都可以作为系统时钟的来源。
系统时钟的选择是在启动时进行，复位时内部 8MHZ 的 RC 振荡器被选为默认的 CPU 时钟，随后可以选择外部的、具失效监控的 4-16MHZ 时钟；当检测到外部时钟失效时，它将被隔离，系统将自动地切换到内部的 RC 振荡器。
2.、HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为4MHz~16MHz
3、LSI 是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz，可以用于驱动独立看门狗和通过程序选择驱动 RTC（RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统）
4、LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体，也可以被用来驱动RTC
5、PLL 为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍， 但是其输出频率最大不得超过 72MHz
0x0002）、STM32的倍频、分频系统
我们先贴上STM32的时钟树图
从时钟树的分析，看到经过一系列的倍频、分频后得到了几个与我们开发密切相关的时钟。
SYSCLK：系统时钟，STM32大部分器件的时钟来源。主要由AHB预分频器分配到各个部件。
HCLK：由AHB预分频器直接输出得到，它是高速总线AHB的时钟信号，提供给存储器，DMA及 Cortex内核，是Cortex内核运行的时钟，CPU主频就是这个信号，它的大小与STM32运算速度，数据存取速度密切相关。
FCLK：同样由AHB预分频器输出得到，是内核的“自由运行时钟”。“自由”表现在它不来自时钟 HCLK，因此在HCLK时钟停止时FCLK也继续运行。它的存在，可以保证在处理器休眠时， 也能够采样和到中断和跟踪休眠事件，它与HCLK互相同步。
PCLK1：外设时钟，由APB1预分频器输出得到，最大频率为36MHZ，提供给挂载在APB1总线上的外设。
PCLK2：外设时钟，由APB2预分频器输出得到，最大频率可为72MHZ，提供给挂载在APB2总线上的外设。
我们举一个实例，分析一下我们是如何得到外设GPIOF的时钟（各型号芯片略有不同），根据我上图（时钟树图片）中的红色箭头走向
首先，这里我们为了得到STM32F103系列的最高主频72MHz，我们的外部时钟是8MHz，经过9倍的倍频即可得到72MHz。首先，8M的HSE经过PLLXTPRE，直接选择 HSE 为输入，得 8（MHz）。经过PLLSRC选择，还是 8（MHz）。8MHz 经过PLLMULL的 9 倍频，8*9=72（MHz）。经过SW选择PLLCLK做为SYSCLK（系统时钟）的输入时钟，那么SYSCLK等于输送过来的72MHz。外设 GPIO 的时钟来源于APB2总线，那么经过AHB 预分频器，不分频。在经过APB2 预分频器，不分频。最后APB2外设 GPIO 就可以得到72MHz的时钟源了。
0x03、SysTick
前面我们分析了STM32的整个时钟系统，那么SysTick是什么呢，具体怎么使用呢？
SysTick是一个24位向下递减的系统节拍定时器（system tick timer）也叫作系统滴答时钟，具有自动重载和溢出中断功能。每计数一次所需时间为1/SYSTICK，SYSTICK是系统定时器时钟，它可以直接取系统时钟，还可以通过系统时钟8分频后获取。当定时器计数到0时，将从LOAD寄存器中自动重装定时器初值，重新向下递减计数，如此循环往复。如果开启SysTick中断的话，当定时器计数到0，将产生一个中断信号。
SysTick定时器的操作可以分为2步：
第一步：设置STM32系统时钟源
因为系统时钟频率决定HCLK频率，HCLK频率决定SysTick定时器频率）
这一步由于基本上有系统启动时自行设定的，无需人工参与，所以很多介绍SysTick的文章中并没有介绍，但为了更好的理解SysTick的具体工作原理，我觉得有必要详细的介绍一下。
系统启动，设置系统时钟是通过如下函数调用过程完成的
IMPORT SystemInit ——> SetSysClock() ——> SetSysClockTo72()
IMPORT SystemInit在文件startup_stm32f10x_xx.s文件中，该文件为系统启动文件
SystemInit （）在文件system_stm32f10x.c文件中
SetSysClock（）在文件system_stm32f10x.c文件中
SetSysClockTo72（）在文件system_stm32f10x.c文件中
其中IMPORT SystemInit表示系统启动时要调用SystemInit（）这个函数
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
IMPORT SystemInit
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDPSystemInit（）又调用SetSysClock（）
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_CL
RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
#else
RCC->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_ExtSRAM
SystemInit_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_SRAM
SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
#else
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
#endif
}SetSysClock（）通过#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000 设定调用 SetSysClockTo72（），最终将系统时钟频率设置为72M
static void SetSysClock(void)
{
#ifdef SYSCLK_FREQ_HSE
SetSysClockToHSE();
#elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz
SetSysClockTo24();
#elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz
SetSysClockTo36();
#elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz
SetSysClockTo48();
#elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz
SetSysClockTo56();
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
SetSysClockTo72();
#endif
/* If none of the define above is enabled, the HSI is used as System clock
source (default after reset) */
}#if defined (STM32F10X_LD_VL) || (defined STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
/* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */
#define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000
#else
/* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */
/* #define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000 */
#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
#endif上面我们对于外部8MHZ晶振输入如何倍频到72MHZ做过解释，这里我们看一下软件上是怎么实现的（这个实现过程无需人为参与）
在SetSysClockTo72中，有如下一段操作，
/* PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
RCC_CFGR_PLLMULL));
RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);通过上述操作，我们将STM32的系统时钟频率设置为72MHZ。
总结：系统会自动调用上述函数进行设置，不需要我们人为的参与，但是我们需要通过宏定义来确定系统的主频。
第二步：设置SysTick定时器
设置SysTick定时器有两种方法，一种是通过寄存器，一种是通过库函数，而库函数直接启动了SysTick定时器的中断，如果你不需要使用中断功能，为了避免对官方库文件的修改，我建议使用寄存器直接配置SysTick
0x0001、SysTick寄存器配置
我们先看一下SysTick的寄存器列表，这张表位于文件Cortex®-M3 programming manual，该文件的官方下载地址如下：
1）、STK_CTRL —— SysTick控制寄存器
Bit 16 ：COUNTFLAG：Returns 1 if timer counted to 0 since last time this was read. 如果在上次读取本寄存器后，SysTick已经数到了0，则该位为1,。如果读取该位，该位将自动清零
Bit 2 ：CLKSOURCE：Clock source selection 时钟源选择位
0: AHB/8
1: AHB
Bit 1 ：TICKINT： SysTick exception request enable 中断响应位
0: Counting down to zero does not assert the SysTick exception request 计数器减到0不产生中断
1: Counting down to zero to asserts the SysTick exception request. 计数器减到0产生中断
Bit 0 ： ENABLE： Counter enable 计数器使能位 启用计数器，当ENABLE设置为1时，计数器重加载寄存器，然后倒计时。当达到0时，它将COUNTFLAG设置为1，然后根据TICKINT的值选择是否产生中断。然后，它将重新加载
再次计算，然后开始计数。
0: Counter disabled 关闭计数器
1: Counter enabled 开启计数器
2）、STK_LOAD —— SysTick重载寄存器
Bit 23 ~ Bit 0：共24位，加载计数值，取值范围为0x00000001-0x00FFFFFF
3）、STK_VAL —— SysTick当前值寄存器
Bit 23 ~ Bit 0：共24位，当前计数值，取值范围为0x00000001-0x00FFFFFF，写入任何值都会将字段清除为0，并且还会清除STK_CTRL寄存器为0。
4）、STK_CALIB —— SysTick校准寄存器
Bit 31 ：NOREF：NOREF 标志
0: 外部参考时钟可用
1: 外部参考时钟不可用
Bit 30 ：SKEW：SKEW标志
0: 校准值是准确的10ms
1: 校准值不是准确的10ms
Bit 23 ~ Bit 0：TENMS：10ms的时间内倒计数的格数。芯片设计者应该通过Cortex-M3的输入信号提供该数值。若读取该值为0，则表示无法使用校准功能。
延时程序实例：根据上述对寄存器的描述，我们利用SysTick做一个ms延时和us延时程序
static u8 fac_us = 0; // 1us时间内SysTick计数器的计数值
static u16 fac_ms = 0; // 1ms时间内SysTick计数器的计数值
/**
*@brief 初始化SysTick定时器
*@param SYSCLK:系统时钟，系统选定为72MHz
*@return 无
*/
void systick_init (u32 sysclk)
{
SysTick->CTRL &= 0xfffffff9; // bit2清0,选择时钟为HCLK/8即9MHZ，bit1清0，禁止SysTick中断
fac_us = (sysclk/8)/1000000; // 1us计数值为72 000 000 / 1000 000
fac_ms = (sysclk/8)/1000; // 1ms计数值为72 000 000 / 1000
// fac_ms = (u16)fac_us*1000;
}
/**
*@brief 微秒延时函数
*@param time_us:要延时微秒时间数
*@return 无
*/
void delay_us(unsigned long time_us)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD = time_us * fac_us; //时间加载
SysTick->VAL = 0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL = 0x01 ; //开始倒数
do
{
temp = SysTick->CTRL;
}
while(temp & 0x01 && !(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL = 0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL = 0X00; //清空计数器
}
/**
*@brief 毫秒延时函数
*@param time_ms:要延时毫秒时间数
*@return 无
*/
void delay_ms(unsigned long time_ms)
{
u32 temp;
SysTick->LOAD = (u32)time_ms * fac_ms; //时间加载
SysTick->VAL = 0x00; //清空计数器
SysTick->CTRL = 0x01 ; //开始倒数
do
{
temp = SysTick->CTRL;
}
while(temp & 0x01 && !(temp&(1<<16))); //等待时间到达
SysTick->CTRL = 0x00; //关闭计数器
SysTick->VAL = 0X00; //清空计数器
}0x0002、SysTick库函数配置
使用库函数设置SysTick定时器，只需调用SysTick_Config(uint32_t ticks)函数即可，函数自动完成：重装载值的装载，时钟源选择，计数寄存器复位，中断优先级的设置(最低)，开中断，开始计数的工作。
如果不调整SysTick时钟，那么默认SysTick_CLKSource_HCLK（HCLK）
如果需要调整SysTick时钟，则调用void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)函数来配置，该函数位于文件misc.c中。
注意：函数调用顺序，应先调用SysTick_Config(uint32_t ticks)，再调用SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource)。
其中SysTick_CLKSource参数有两个选择，SysTick_CLKSource_HCLK_Div8（HCLK的8分频），SysTick_CLKSource_HCLK（HCLK时钟）
SysTick_CLKSourceConfig原函数如下：
/**
* @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;
}
}其中assert_param(IS_SYSTICK_CLK_SOURCE(SysTick_CLKSource));是对传入的参数是否有宏定义进行校验，宏定义代码如下：
#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))如果需要调整SysTick的中断优先级，则调用void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)函数来配置，该函数位于文件core_cm3.h中。
注意：函数调用顺序，应先调用SysTick_Config(uint32_t ticks)，再调用NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)。
延时程序实例：我们利用库函数做一个ms级延时程序
main函数中调用SysTick_Config（）配置并启动SysTick定时器
int main(void)
{
led_init();
/* 使用while (1)等待SysTick配置启动成功 */
/* 如果不更改SysTick时钟源，那么SysTick时钟为72MHz，即计数72 000次为1ms，并产生1次中断 */
if(SysTick_Config(72000))
{
/* Capture error */
while (1);
}
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_10);
Delay(1000);
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_10);
Delay(1000);
}
}
/**
* @brief Inserts a delay time.
* @param nTime: 延时nTime毫秒
* @retval None
*/
void Delay(__IO uint32_t nTime)
{
TimingDelay = nTime;
while(TimingDelay != 0);
}
/**
* @brief 在中断中调用该函数，每1ms中断1次，每次中断TimingDelay变量减1
* @param None
* @retval None
*/
void TimingDelay_Decrement(void)
{
if(TimingDelay != 0x00)
{
TimingDelay--;
}
}
/**
* @brief This function handles SysTick Handler.SysTick中断函数
* @param None
* @retval None
*/
void SysTick_Handler(void)
{
TimingDelay_Decrement();
}至此，SysTick定时器的完整的使用方式就介绍完了。
总结：SysTick定时器的使用流程如下：
设置系统时钟 ——> 设置SysTick定时器时钟 ——> 使用SysTick寄存器设置或者调用库函数设置SysTick定时器
需要注意的点：
1、如果使用查询法产生延时，只能用寄存器设置SysTick定时器，用库函数设置SysTick定时器会产生SysTick中断。
2、使用库函数更改SysTick时钟源或者中断优先级时需要注意函数调用顺序
SysTick_Config ——> SysTick_CLKSourceConfig
SysTick_Config ——> NVIC_SetPriority
0x04、源程序下载地址
下面上传一个源程序供大家参考：