獲取單片機(jī)代碼運(yùn)行時(shí)間的方法
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)間的思路：
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(xiě)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。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
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