手把手教你，獲取單片機(jī)代碼運(yùn)行時(shí)間的方法
前言
單片機(jī)編程者需要知道自己的程序需要花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間、while周期是多少、delay延時(shí)是否真如函數(shù)功能描述那樣精確延時(shí)。
很多時(shí)候，我們想知道這些參數(shù)，但是由于懶惰或者沒(méi)有簡(jiǎn)單的辦法，將這件事推到“明天”。筆者提出了一種簡(jiǎn)便的測(cè)試方法，可以解決這些問(wèn)題。
測(cè)試代碼的運(yùn)行時(shí)間的兩種方法：
- 使用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器，在待測(cè)程序段的開(kāi)始啟動(dòng)定時(shí)器，在待測(cè)程序段的結(jié)尾關(guān)閉定時(shí)器。為了測(cè)量的準(zhǔn)確性，要進(jìn)行多次測(cè)量，并進(jìn)行平均取值。
- 借助示波器的方法是：在待測(cè)程序段的開(kāi)始階段使單片機(jī)的一個(gè)GPIO輸出高電平，在待測(cè)程序段的結(jié)尾階段再令這個(gè)GPIO輸出低電平。用示波器通過(guò)檢查高電平的時(shí)間長(zhǎng)度，就知道了這段代碼的運(yùn)行時(shí)間。顯然，借助于示波器的方法更為簡(jiǎn)便。
以下內(nèi)容為這兩種方案的實(shí)例，以STM32為測(cè)試平臺(tái)。如果讀者是在另外的硬件平臺(tái)上測(cè)試，實(shí)際也不難，思路都是一樣的，自己可以編寫對(duì)應(yīng)的測(cè)試代碼。
借助示波器方法的實(shí)例
Delay_us函數(shù)使用STM32系統(tǒng)滴答定時(shí)器實(shí)現(xiàn)：
#include "systick.h" /* SystemFrequency / 1000 1ms中斷一次
* SystemFrequency / 100000 10us中斷一次
* SystemFrequency / 1000000 1us中斷一次
*/ #define SYSTICKPERIOD 0.000001 #define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD) /**
* @brief 讀取SysTick的狀態(tài)位COUNTFLAG
* @param 無(wú)
* @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
*/ static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void) { if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
{ return SET;
} else { return RESET;
}
} /**
* @brief 配置系統(tǒng)滴答定時(shí)器 SysTick
* @param 無(wú)
* @retval 1 = failed, 0 = successful
*/ uint32_t SysTick_Init(void) { /* 設(shè)置定時(shí)周期為1us */ if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
{ /* Capture error */ return (1);
} /* 關(guān)閉滴答定時(shí)器且禁止中斷 */ SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk); return (0);
} /**
* @brief us延時(shí)程序,10us為一個(gè)單位
* @param
* @arg nTime: Delay_us( 10 ) 則實(shí)現(xiàn)的延時(shí)為 10 * 1us = 10us
* @retval 無(wú)
*/ void Delay_us(__IO uint32_t nTime) { /* 清零計(jì)數(shù)器并使能滴答定時(shí)器 */ SysTick->VAL = 0;
SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; for( ; nTime > 0 ; nTime--)
{ /* 等待一個(gè)延時(shí)單位的結(jié)束 */ while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
} /* 關(guān)閉滴答定時(shí)器 */ SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
檢驗(yàn)Delay_us執(zhí)行時(shí)間中用到的GPIO(gpio.h、gpio.c)的配置：
#ifndef __GPIO_H #define __GPIO_H #include "stm32f10x.h" #define LOW 0 #define HIGH 1 /* 帶參宏，可以像內(nèi)聯(lián)函數(shù)一樣使用 */ #define TX(a) if (a) \
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\ else \
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0) void GPIO_Config(void); #endif
#include "gpio.h" /**
* @brief 初始化GPIO
* @param 無(wú)
* @retval 無(wú)
*/ void GPIO_Config(void) { /*定義一個(gè)GPIO_InitTypeDef類型的結(jié)構(gòu)體*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /*開(kāi)啟LED的外設(shè)時(shí)鐘*/ RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
在main函數(shù)中檢驗(yàn)Delay_us的執(zhí)行時(shí)間：
#include "systick.h" #include "gpio.h" /**
* @brief 主函數(shù)
* @param 無(wú)
* @retval 無(wú)
*/ int main(void) {
GPIO_Config(); /* 配置SysTick定時(shí)周期為1us */ SysTick_Init(); for(;;)
{
TX(HIGH);
Delay_us(1);
TX(LOW);
Delay_us(100);
}
}
示波器的觀察結(jié)果：
可見(jiàn)Delay_us(100)，執(zhí)行了大概102us，而Delay_us(1)執(zhí)行了2.2us。
更改一下main函數(shù)的延時(shí)參數(shù)：
int main(void) { /* LED 端口初始化 */ GPIO_Config(); /* 配置SysTick定時(shí)周期為1us */ SysTick_Init(); for(;;)
{
TX(HIGH);
Delay_us(10);
TX(LOW);
Delay_us(100);
}
}
示波器的觀察結(jié)果：
可見(jiàn)Delay_us(100)，執(zhí)行了大概101us，而Delay_us(10)執(zhí)行了11.4us。
結(jié)論：此延時(shí)函數(shù)基本上還是可靠的。
使用定時(shí)器方法的實(shí)例
至于使用定時(shí)器方法，軟件檢測(cè)程序段的執(zhí)行時(shí)間，程序?qū)崿F(xiàn)思路見(jiàn)STM32之系統(tǒng)滴答定時(shí)器：
http://www.cnblogs.com/amanlikethis/p/3730205.html
筆者已經(jīng)將檢查軟件的使用封裝成庫(kù)，使用方法在鏈接文章中也有介紹。我們這里只做一下簡(jiǎn)要的實(shí)踐活動(dòng)。
Delay_us函數(shù)使用STM32定時(shí)器2實(shí)現(xiàn)：
#include "timer.h" /* SystemFrequency / 1000 1ms中斷一次
* SystemFrequency / 100000 10us中斷一次
* SystemFrequency / 1000000 1us中斷一次
*/ #define SYSTICKPERIOD 0.000001 #define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD) /**
* @brief 定時(shí)器2的初始化,，定時(shí)周期1uS
* @param 無(wú)
* @retval 無(wú)
*/ void TIM2_Init(void) {
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); /* Time base configuration */ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); /* 設(shè)置更新請(qǐng)求源只在計(jì)數(shù)器上溢或下溢時(shí)產(chǎn)生中斷 */ TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
} /**
* @brief us延時(shí)程序,10us為一個(gè)單位
* @param
* @arg nTime: Delay_us( 10 ) 則實(shí)現(xiàn)的延時(shí)為 10 * 1us = 10us
* @retval 無(wú)
*/ void Delay_us(__IO uint32_t nTime) { /* 清零計(jì)數(shù)器并使能滴答定時(shí)器 */ TIM2->CNT = 0;
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); for( ; nTime > 0 ; nTime--)
{ /* 等待一個(gè)延時(shí)單位的結(jié)束 */ while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
}
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
}
在main函數(shù)中檢驗(yàn)Delay_us的執(zhí)行時(shí)間：
#include "stm32f10x.h" #include "Timer_Drive.h" #include "gpio.h" #include "systick.h" TimingVarTypeDef Time; int main(void) {
TIM2_Init();
SysTick_Init();
SysTick_Time_Init(&Time); for(;;)
{
SysTick_Time_Start();
Delay_us(1000);
SysTick_Time_Stop();
}
}
怎么去看檢測(cè)結(jié)果呢？用調(diào)試的辦法，打開(kāi)調(diào)試界面后，將Time變量添加到Watch一欄中。然后全速運(yùn)行程序，既可以看到Time中保存變量的變化情況，其中TimeWidthAvrage就是最終的結(jié)果。
可以看到TimeWidthAvrage的值等于0x119B8,十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)72120，滴答定時(shí)器的一個(gè)滴答為1/72M（s），所以Delay_us(1000)的執(zhí)行時(shí)間就是72120*1/72M (s) = 0.001001s，也就是1ms。驗(yàn)證成功。
備注：定時(shí)器方法輸出檢測(cè)結(jié)果有待改善，你可以把得到的TimeWidthAvrage轉(zhuǎn)換成時(shí)間（以u(píng)s、ms、s）為單位，然后通過(guò)串口打印出來(lái)，不過(guò)這部分工作對(duì)于經(jīng)常使用調(diào)試的人員來(lái)說(shuō)也可有可無(wú)。
兩種方法對(duì)比
軟件測(cè)試方法：
操作起來(lái)復(fù)雜，由于在原代碼基礎(chǔ)上增加了測(cè)試代碼，可能會(huì)影響到原代碼的工作，測(cè)試可靠性相對(duì)較低。由于使用32位的變量保存systick的計(jì)數(shù)次數(shù)，計(jì)時(shí)的最大長(zhǎng)度可以達(dá)到2^32/72M = 59.65 s。
示波器方法
操作簡(jiǎn)單，在原代碼基礎(chǔ)上幾乎沒(méi)有增加代碼，測(cè)試可靠性很高。由于示波器的顯示能力有限，超過(guò)1s以上的程序段，計(jì)時(shí)效果不是很理想。但是，通常的單片機(jī)程序?qū)崟r(shí)性要求很高，一般不會(huì)出現(xiàn)程序段時(shí)間超過(guò)秒級(jí)的情況。
綜合對(duì)比，推薦使用示波器方法。
來(lái)源： w ww.cnblogs.com/amanlikethis/p/3990826.html
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