淺析STM32代碼運行時間的技巧

前言

測試代碼的運行時間的兩種方法：

• 使用單片機(jī)內(nèi)部定時器，在待測程序段的開始啟動定時器，在待測程序段的結(jié)尾關(guān)閉定時器。為了測量的準(zhǔn)確性，要進(jìn)行多次測量，并進(jìn)行平均取值。

• 借助示波器的方法是：在待測程序段的開始階段使單片機(jī)的一個GPIO輸出高電平，在待測程序段的結(jié)尾階段再令這個GPIO輸出低電平。用示波器通過檢查高電平的時間長度，就知道了這段代碼的運行時間。顯然，借助于示波器的方法更為簡便。

借助示波器方法的實例

Delay_us函數(shù)使用STM32系統(tǒng)滴答定時器實現(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  * @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)滴答定時器 SysTick  * @param  無  * @retval 1 = failed, 0 = successful  */uint32_t SysTick_Init(void){/* 設(shè)置定時周期為1us  */if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))     { /* Capture error */return (1);    }
/* 關(guān)閉滴答定時器且禁止中斷  */    SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  return (0);}
/**  * @brief   us延時程序,10us為一個單位  * @param  *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 則實現(xiàn)的延時為 10 * 1us = 10us  * @retval  無  */void Delay_us(__IO uint32_t nTime){     /* 清零計數(shù)器并使能滴答定時器 */    SysTick->VAL   = 0;      SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
for( ; nTime > 0 ; nTime--)    {/* 等待一個延時單位的結(jié)束 */while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);    }
/* 關(guān)閉滴答定時器 */    SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;}

檢驗Delay_us執(zhí)行時間中用到的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  * @retval 無  */void GPIO_Config(void){        /*定義一個GPIO_InitTypeDef類型的結(jié)構(gòu)體*/        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/*開啟LED的外設(shè)時鐘*/        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Delay_us的執(zhí)行時間：

示波器的觀察結(jié)果：

可見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)的延時參數(shù)：

示波器的觀察結(jié)果：

可見Delay_us(100)，執(zhí)行了大概101us，而Delay_us(10)執(zhí)行了11.4us。

結(jié)論：此延時函數(shù)基本上還是可靠的。

使用定時器方法的實例

Delay_us函數(shù)使用STM32定時器2實現(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  定時器2的初始化,，定時周期1uS  * @param  無  * @retval 無  */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)置更新請求源只在計數(shù)器上溢或下溢時產(chǎn)生中斷 */    TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);}
/**  * @brief   us延時程序,10us為一個單位  * @param    *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 則實現(xiàn)的延時為 10 * 1us = 10us  * @retval  無  */void Delay_us(__IO uint32_t nTime){     /* 清零計數(shù)器并使能滴答定時器 */    TIM2->CNT   = 0;      TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
for( ; nTime > 0 ; nTime--)    {/* 等待一個延時單位的結(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Delay_us的執(zhí)行時間：

#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();    }     }

怎么去看檢測結(jié)果呢？用調(diào)試的辦法，打開調(diào)試界面后，將Time變量添加到Watch一欄中。然后全速運行程序，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)對應(yīng)72120，滴答定時器的一個滴答為1/72M（s），所以Delay_us(1000)的執(zhí)行時間就是72120*1/72M (s) = 0.001001s，也就是1ms。驗證成功。

備注：定時器方法輸出檢測結(jié)果有待改善，你可以把得到的TimeWidthAvrage轉(zhuǎn)換成時間（以us、ms、s）為單位，然后通過串口打印出來，不過這部分工作對于經(jīng)常使用調(diào)試的人員來說也可有可無。相關(guān)推薦:學(xué)習(xí)STM32單片機(jī)，繞不開的串口。

兩種方法對比

軟件測試方法

操作起來復(fù)雜，由于在原代碼基礎(chǔ)上增加了測試代碼，可能會影響到原代碼的工作，測試可靠性相對較低。由于使用32位的變量保存systick的計數(shù)次數(shù)，計時的最大長度可以達(dá)到2^32/72M = 59.65 s。

示波器方法

操作簡單，在原代碼基礎(chǔ)上幾乎沒有增加代碼，測試可靠性很高。由于示波器的顯示能力有限，超過1s以上的程序段，計時效果不是很理想。但是，通常的單片機(jī)程序?qū)崟r性要求很高，一般不會出現(xiàn)程序段時間超過秒級的情況。