前言

    测试代码的运行时间的两种方法：

• 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。
  
  
  

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：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">
   & _: V' L5 _$ R. H/ [5 I
2. #include "systick.h"
   
3. 
   , E( t  P! I; D# N
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   ! v5 Q! {6 y2 j$ F8 u$ ~  ~
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   2 l5 i( V! q# \! g% K6 m" d# H
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   ( a# U, Y2 g" v' S- S" R
7. */
   1 i1 F# Q2 z5 p5 r# Z% ?
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   4 v7 Q: |1 W" ?3 D; X8 ^) Z2 C+ C
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    0 r6 c/ Q  j3 Z, s6 o0 q; G. l
11. 
    : z7 V( K) Q' `% O: W
12. /**
    
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    
14.   * @param  无
    
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    0 P4 B* T4 t/ b$ s! F& w
16.   */
    9 w6 Q& H. b, e5 E
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    $ R' Z( w1 t% K1 J1 P
18. {
    4 g* Q& B4 `* s- \5 {
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    ; x% D6 q% t$ q$ j) W7 |! Y7 o( p
20.     {
    ; B5 `$ F" M5 W5 E  M: Z$ t9 ~
21. return SET;
    
22.     }
    
23. else
    , r. z) A. |9 e! ]0 t& Q
24.     {
    9 F3 ]- B. t* _5 |% z- t5 L
25. return RESET;
    
26.     }
    
27. }
    9 C. x' l$ ~. N2 h7 o0 O
28. 
    ! e% \' i3 p7 n7 Y
29. /**
    + G2 x! A# \7 p) }, v- d
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    " j; M+ j2 H3 f7 s
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    
33.   */
    $ u9 [& G! P1 _' G" }4 P
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    " _. C: |5 A2 N. Y
36. /* 设置定时周期为1us  */
    
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    - J/ Y9 p, v* J# Z$ i
38.     {
    
39. /* Capture error */
      e) H1 c# v( f8 G* L$ V
40. return (1);
    3 E- b: B! R8 L* q: P+ g5 q6 _
41.     }
    
42. 
    
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    : z  i. {$ I; I. f" W0 |
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    
45. return (0);
    + P+ P' m) d5 e, j
46. }
    
47. 
    * U. E4 {1 G) R8 K
48. /**
    . X# U" U2 ?+ L+ l; U$ T# h, D% l
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    ( f$ ~/ p: d1 s: n
50.   * @param
    / C9 m9 {6 f1 s7 b  X% j+ p
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
52.   * @retval  无
    1 s# u! f% \8 C3 y4 \; @
53.   */
    
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    9 D; Q* @  Z  E6 q+ m. q( I) G
55. {     
    
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    $ M3 x& c3 i' L) F/ E# z( \
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    + ]) l6 W! Z" V) V+ P! ]8 C! ^
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    4 V9 S5 p4 b2 h% _! D: h7 k
59. 
    , r) b* X- Q! R8 j# z2 ~
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    
64.     }
    
65. 
    
66. /* 关闭滴答定时器 */
    
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    
68. }</font>

复制代码

    检验Delay_us执行时间中用到的GPIO(gpio.h、gpio.c)的配置：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#ifndef __GPIO_H
   
2. #define    __GPIO_H
   2 S" n; y' E! R+ P" ^. u7 P
3. 
   # m. l- J; `- i& l; w
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   
6. #define     LOW          0
   
7. #define     HIGH         1
   
8. 
   
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   + l, F/ `/ ~' m2 T3 ^
10. #define TX(a)                if (a)    \
    , l% }0 F! J! n' N3 T" w1 N7 J( A9 H4 U
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    
12. else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    9 Q1 O* n; m' \  G/ u
15. 
    ! X6 Q6 T- M  f2 d; V
16. #endif
    
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    + U6 `' A% C9 q7 v
19. 
    ) b6 L4 u% C8 P2 E/ O3 `4 |
20. /**
    
21.   * @brief  初始化GPIO
    0 l' \6 D2 {, V2 E: @
22.   * @param  无
    7 D& r, @2 d" J; t# A$ P0 a$ Z# S
23.   * @retval 无
    + ]& O5 E2 H3 G% K5 f/ H* D
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    : g6 Q) L$ c" }5 O# [, ]0 V
26. {        
    6 t6 w. K! X6 d4 K& q5 O
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    % H5 b4 a# B" R6 H, ?8 s# p! O4 h
29. 
    6 ^% ?. \" N3 n7 n0 @
30. /*开启LED的外设时钟*/
    6 l3 \  [: ]. B9 ~1 j
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    5 D- _7 w4 w/ \& _
32. 
    
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    7 {# a# p7 I  m$ ~1 c8 U
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    / H' c) H, F, }0 ^% U) l
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    # F4 a, T% p+ A; j% Z
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    , U9 a. l* q5 E+ }
37. }</font>

复制代码

* ~( g" h6 b" _$ Y# P0 r7 v% O6 E3 V3 }

    在main函数中检验Delay_us的执行时间：

    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：

    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

    Delay_us函数使用STM32定时器2实现：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#include "timer.h"
   
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   8 U$ m. _) H9 s5 z. c+ E
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   . S) O6 l3 M- Z- E- P
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   ! b* G' S+ E# A0 j- v
6. */
   
7. 
     f- @8 ?8 d3 B& k
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   3 T5 Z3 M# H5 x$ M, v! J: Q6 Z$ I
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   5 a4 D$ s. k1 X6 S. p1 T
10. 
    
11. /**
    
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    3 o  I. j) @/ J& s
13.   * @param  无
    0 S8 Z: S  I' G1 B
14.   * @retval 无
    
15.   */
    
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    9 @0 ~1 q% D6 d7 w- N
19. 
    
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    : d  |2 Q1 x, W1 `
22. 
    
23. /* Time base configuration */
    
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    0 d9 a! `5 G: y( i# @: i
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    5 G& A, v8 v7 y/ A" o! z& G6 S0 Z
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    9 {9 l, o! J2 S
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    / y* {! }- f8 q9 p2 ?4 D  s
28. 
    
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    5 K6 `7 \" B! Z. E" V- A" l
30. 
    - R$ w/ x5 |. h; E- ?
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    0 b+ v# M) B, K- U" i
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    ' ~0 b" z# T& H) ~1 x0 ?& K3 N/ l' Y
34. }
    
35. 
    
36. /**
    / C: o5 g0 e6 _
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    . W" Z. S  c0 |' V+ ^9 S
38.   * @param  
    ; H# M4 c! J0 p$ K
39.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
40.   * @retval  无
    
41.   */
    
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    ( L* k5 a' \! {1 y4 f$ P2 O# i% }
43. {     
    
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    % b) }* x# V/ [. \2 Y! ]. H8 f2 [
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    * l( z) u' i# m' C
47. 
    $ D7 Y: H* M* W4 n
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    + j! T, d0 g* q; f0 ?
49.     {
    - I/ s5 X4 ^4 ]: A9 O
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    2 Y1 `5 s# u& a, t. i
53.     }
    ' I4 y$ {  m1 y* J  _
54. 
    
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    , @; o0 t' V' S5 ]8 C
56. }</font>

复制代码

& ~, [8 H# d/ z1 V: B

  在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#include "stm32f10x.h"
   $ p, u& P) I- ?0 J1 S0 ]; R8 e
2. #include "Timer_Drive.h"
   9 ]6 p* |. j; D7 S5 Q
3. #include "gpio.h"
   $ [& W; L& N9 b& t& |! [0 F! X
4. #include "systick.h"
   $ Q2 j6 @% {( p9 ^: G
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   % E7 S6 ?6 N% T% {1 V' O
7. 
   & U% ?- n4 ^% C1 t+ \5 X; E
8. int main(void)
   
9. {   
   6 I4 x9 F* m% v+ L' M8 v9 @
10.     TIM2_Init();   
    
11.     SysTick_Init();
    
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    0 A7 E+ I3 U: M
13. 
    8 @- ?4 |$ _5 y3 [8 i6 f9 n
14. for(;;)
    
15.     {
    # \. T6 g- R, ?$ }, ]
16.         SysTick_Time_Start();
    
17.         Delay_us(1000);
    $ O3 q; Y* m7 ?6 l* q! {
18.         SysTick_Time_Stop();
    + d! p: F# i( L( e/ Q
19.     }     
    3 ^$ m* K- v  V" [+ J- i, @
20. }</font>

复制代码

    怎么去看检测结果呢？用调试的办法，打开调试界面后，将Time变量添加到Watch一栏中。然后全速运行程序，既可以看到Time中保存变量的变化情况，其中TimeWidthAvrage就是最终的结果。

    可以看到TimeWidthAvrage的值等于0x119B8,十进制数对应72120，滴答定时器的一个滴答为1/72M（s），所以Delay_us(1000)的执行时间就是72120*1/72M (s) = 0.001001s，也就是1ms。验证成功。

    备注：定时器方法输出检测结果有待改善，你可以把得到的TimeWidthAvrage转换成时间（以us、ms、s）为单位，然后通过串口打印出来，不过这部分工作对于经常使用调试的人员来说也可有可无。

两种方法对比

软件测试方法

    操作起来复杂，由于在原代码基础上增加了测试代码，可能会影响到原代码的工作，测试可靠性相对较低。由于使用32位的变量保存systick的计数次数，计时的最大长度可以达到2^32/72M = 59.65 s。

示波器方法

    操作简单，在原代码基础上几乎没有增加代码，测试可靠性很高。由于示波器的显示能力有限，超过1s以上的程序段，计时效果不是很理想。但是，通常的单片机程序实时性要求很高，一般不会出现程序段时间超过秒级的情况。