获取单片机代码运行时间的方法

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　　单片机编程者需要知道自己的程序需要花费多长时间、while周期是多少、delay延时是否真如函数功能描述那样精确延时。很多时候，我们想知道这些参数，但是由于懒惰或者没有简单的办法，将这件事推到“明天”。笔者提出了一种简便的测试方法，可以解决这些问题。
　　　　测试代码的运行时间的思路：
　　使用单片机内部定时器，在待测程序段的开始启动定时器，在待测程序段的结尾关闭定时器。为了测量的准确性，要进行多次测量，并进行平均取值。
　　借助示波器的方法是：在待测程序段的开始阶段使单片机的一个GPIO输出高电平，在待测程序段的结尾阶段再令这个GPIO输出低电平。用示波器通过检查高电平的时间长度，就知道了这段代码的运行时间。显然，借助于示波器的方法更为简便。
　　以下内容为这两种方案的实例，以STM32为测试平台。如果读者是在另外的硬件平台上测试，实际也不难，思路都是一样的，自己可以编写对应的测试代码。
　　借助示波器方法的实例
　　Delay_us函数使用STM32系统滴答定时器实现
　　#include "systick.h"
　　/* SystemFrequency / 1000 1ms中断一次
　　* SystemFrequency / 100000 10us中断一次
　　* SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
　　*/
　　#define SYSTICKPERIOD 0.000001
　　#define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD)
　　/**
　　* @brief 读取SysTick的状态位COUNTFLAG
　　* @param 无
　　* @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 配置系统滴答定时器 SysTick
　　* @param 无
　　* @retval 1 = faiLED, 0 = successful
　　*/
　　uint32_t SysTick_Init(void)
　　{
　　/* 设置定时周期为1us */
　　if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
　　{
　　/* Capture error */
　　return (1);
　　}
　　/* 关闭滴答定时器且禁止中断 */
　　SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);
　　return (0);
　　}
　　/**
　　* @brief us延时程序,10us为一个单位
　　* @param
　　* @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
　　* @retval 无
　　*/
　　void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
　　{
　　/* 清零计数器并使能滴答定时器 */
　　SysTick->VAL = 0;
　　SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
　　for( ; nTime > 0 ; nTime--)
　　{
　　/* 等待一个延时单位的结束 */
　　while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
　　}
　　/* 关闭滴答定时器 */
　　SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
　　}
　　检验Delay_us执行时间中用到的GPIO(gpio.h、gpio.c)的配置
　　#ifndef __GPIO_H
　　#define __GPIO_H
　　#include "stm32f10x.h"
　　#define LOW 0
　　#define HIGH 1
　　/* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
　　#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 无
　　* @retval 无
　　*/
　　void GPIO_Config(void)
　　{
　　/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　/*开启LED的外设时钟*/
　　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函数中检验Delay_us的执行时间
　　#include "systick.h"
　　#include "gpio.h"
　　/**
　　* @brief 主函数
　　* @param 无
　　* @retval 无
　　*/
　　int main(void)
　　{
　　GPIO_Config();
　　/* 配置SysTick定时周期为1us */
　　SysTick_Init();
　　for(;;)
　　{
　　TX(HIGH);
　　Delay_us(1);
　　TX(LOW);
　　Delay_us(100);
　　}
　　}
　示波器的观察结果

　　可见Delay_us(100)，执行了大概102us，而Delay_us(1)执行了2.2us。
　　更改一下main函数的延时参数
　　int main(void)
　　{
　　/* LED 端口初始化 */
　　GPIO_Config();
　　/* 配置SysTick定时周期为1us */
　　SysTick_Init();
　　for(;;)
　　{
　　TX(HIGH);
　　Delay_us(10);
　　TX(LOW);
　　Delay_us(100);
　　}
　　}
　　示波器的观察结果

　　可见Delay_us(100)，执行了大概101us，而Delay_us(10)执行了11.4us。
　　结论：此延时函数基本上还是可靠的。
　　使用定时器方法的实例
　　至于使用定时器方法，软件检测程序段的执行时间，程序实现思路见STM32之系统滴答定时器。笔者已经将检查软件的使用封装成库，使用方法在链接文章中也有介绍。我们这里只做一下简要的实践活动。
　　Delay_us函数使用STM32定时器2实现
　　#include "timer.h"
　　/* SystemFrequency / 1000 1ms中断一次
　　* SystemFrequency / 100000 10us中断一次
　　* SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
　　*/
　　#define SYSTICKPERIOD 0.000001
　　#define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD)
　　/**
　　* @brief 定时器2的初始化,，定时周期1uS
　　* @param 无
　　* @retval 无
　　*/
　　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);
　　/* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
　　TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
　　TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
　　}
　　/**
　　* @brief us延时程序,10us为一个单位
　　* @param
　　* @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
　　* @retval 无
　　*/
　　void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
　　{
　　/* 清零计数器并使能滴答定时器 */
　　TIM2->CNT = 0;
　　TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
　　for( ; nTime > 0 ; nTime--)
　　{
　　/* 等待一个延时单位的结束 */
　　while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
　　TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
　　}
　　TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
　　}
　　在main函数中检验Delay_us的执行时间
　　#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();
　　}
　　}