前言
測試代碼的運行時間的兩種方法:
使用單片機內部定時器,在待測程序段的開始啟動定時器,在待測程序段的結尾關閉定時器。為了測量的準確性,要進行多次測量,并進行平均取值。
借助示波器的方法是:在待測程序段的開始階段使單片機的一個GPIO輸出高電平,在待測程序段的結尾階段再令這個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函數使用STM32系統滴答定時器實現:
#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 配置系統滴答定時器 SysTick * @param 無 * @retval 1 = failed, 0 = successful */ uint32_t SysTick_Init(void) { /* 設置定時周期為1us */ if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY)) { /* Capture error */ return (1); } /* 關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 ) 則實現的延時為 10 * 1us = 10us * @retval 無 */ void Delay_us(__IO uint32_t nTime) { /* 清零計數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束 */ while(SysTick_GetFlagStatus() != SET); } /* 關閉滴答定時器 */ SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; }
檢驗Delay_us執行時間中用到的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,可以像內聯函數一樣使用 */ #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類型的結構體*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /*開啟LED的外設時鐘*/ 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函數中檢驗Delay_us的執行時間:
示波器的觀察結果:
可見Delay_us(100),執行了大概102us,而Delay_us(1)執行了2.2us。
更改一下main函數的延時參數:
示波器的觀察結果:
可見Delay_us(100),執行了大概101us,而Delay_us(10)執行了11.4us。
結論:此延時函數基本上還是可靠的。
使用定時器方法的實例
Delay_us函數使用STM32定時器2實現:
#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); /* 設置更新請求源只在計數器上溢或下溢時產生中斷 */ 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 ) 則實現的延時為 10 * 1us = 10us * @retval 無 */ void Delay_us(__IO uint32_t nTime) { /* 清零計數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束 */ while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET); TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); } TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); }
在main函數中檢驗Delay_us的執行時間:
#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(); } }
怎么去看檢測結果呢?用調試的辦法,打開調試界面后,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就是最終的結果。
可以看到TimeWidthAvrage的值等于0x119B8,十進制數對應72120,滴答定時器的一個滴答為1/72M(s),所以Delay_us(1000)的執行時間就是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果有待改善,你可以把得到的TimeWidthAvrage轉換成時間(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常使用調試的人員來說也可有可無。相關推薦:學習STM32單片機,繞不開的串口。
兩種方法對比
軟件測試方法
操作起來復雜,由于在原代碼基礎上增加了測試代碼,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的計數次數,計時的最大長度可以達到2^32/72M = 59.65 s。
示波器方法
操作簡單,在原代碼基礎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,通常的單片機程序實時性要求很高,一般不會出現程序段時間超過秒級的情況。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:獲取STM32代碼運行時間的技巧
文章出處:【微信號:EE時間,微信公眾號:EE時間】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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