STM32F401RE SysTick配置问题：主循环无法运行如何解决？

问题描述 #

无法理解为何SysTick会导致主循环无法正常工作？应如何重新配置，以实现SysTick中断触发与主循环的同时运行？

相关代码 #

配置代码 #

#include "main.h"
#include "functions.h"
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>

union InterruptFlag flag = { .bits_access.flag=     0,
                             .bits_access.direction=0,
                             .bits_access.debounce= 0,
                             .bits_access.press   = 0}; // Initialize to 0

void EXTI15_10_IRQHandler(void){
        flag.bits_access.flag = !flag.bits_access.flag; // Set the flag to indicate button press event
        EXTI->PR |= (1<<13);  // Clear PR to re-enable EXTI interrupt
};

#define MAX_DUTY 500
#define MIN_DUTY 0
#define DEBOUNCE_DELAY 500
volatile uint32_t duty_cycle;
volatile uint16_t incrementer = 1;

主函数及实现代码 #

int main(void){
  TIM2_INIT();
  TIM3_INIT();
  Interrupt_Init();
  SysTick->CTRL = SysTick->CTRL | (1 << 0) | (1 << 1) | (1 << 2);
  SysTick->LOAD = (84000 - 1);  // 100 millisecond
  while (1) {
      //LED_PWM();
      if(flag_check()==true){
          incrementer=0;
      }
     }
}

void SysTick_Handler(void)
{
    LED_PWM();
}

bool flag_check(){
    return flag.bits_access.flag;
}

void LED_PWM() {
    TIM2->CCR1 = duty_cycle;
    incrementer=1;
    if (duty_cycle >= MAX_DUTY) {
        flag.bits_access.direction = false; // Change direction to decrement
    } else if (duty_cycle <= MIN_DUTY) {
        flag.bits_access.direction = true;  // Change direction to increment
    }

    if (flag.bits_access.direction) {
        duty_cycle += incrementer; // Increment
    } else {
        duty_cycle -= incrementer; // Decrement
    }
}

问题分析与解决方案 #

核心问题点 #

1. incrementer被中断频繁覆盖：主循环里把incrementer设为0，但SysTick中断（100ms触发一次）里的LED_PWM()会立刻把它改回1，导致主循环的设置几乎不会生效，看起来主循环像“卡住”。
2. duty_cycle未初始化：全局变量duty_cycle没有初始值，启动后是随机值，可能导致PWM输出异常，间接影响主循环逻辑的观测。
3. SysTick配置的潜在问题：若Interrupt_Init()里屏蔽了SysTick中断，或中断优先级设置过高，会导致主循环被频繁抢占，无法正常执行。

修复步骤 #

1. 调整incrementer控制逻辑：取消中断里强制设置incrementer=1的操作，改用按键标志位直接控制增减逻辑，避免主循环操作被中断覆盖：

   // 修改EXTI中断函数
   void EXTI15_10_IRQHandler(void){
           flag.bits_access.flag = !flag.bits_access.flag;
           EXTI->PR |= (1<<13);
           // 新增消抖，避免短时间内重复触发
           for(uint32_t i=0; i<10000; i++);
   };
   
   // 修改LED_PWM函数
   void LED_PWM() {
       TIM2->CCR1 = duty_cycle;
       // 仅在按键未触发时执行增减
       if(!flag.bits_access.flag){
           if (duty_cycle >= MAX_DUTY) {
               flag.bits_access.direction = false;
           } else if (duty_cycle <= MIN_DUTY) {
               flag.bits_access.direction = true;
           }
   
           if (flag.bits_access.direction) {
               duty_cycle += incrementer;
           } else {
               duty_cycle -= incrementer;
           }
       }
   }
   

2. 初始化duty_cycle：给全局变量设置初始值，避免随机值影响逻辑：

   volatile uint32_t duty_cycle = MIN_DUTY; // 初始化为最小占空比
   

3. 调整SysTick中断优先级：降低SysTick中断优先级，确保主循环有足够执行时间：

   int main(void){
     TIM2_INIT();
     TIM3_INIT();
     Interrupt_Init();
     // 设置SysTick优先级（数值越大优先级越低）
     NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 3);
     // 规范SysTick配置顺序
     SysTick->LOAD = (84000 - 1);
     SysTick->VAL = 0; // 清空当前计数值，避免触发异常中断
     SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk | SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
     while (1) {
         if(flag_check()==true){
             // 这里可以保留其他主循环逻辑
         }
        }
   }
   

4. 精简中断服务函数：中断内操作尽量简短，避免长时间占用CPU。比如可以把非紧急逻辑移到主循环执行，只在中断里更新关键寄存器。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Petar Ristic