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。
  
  ) z( h3 _4 R. S: `' J0 a3 j
  

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">
   
2. #include "systick.h"
   ' x3 Q9 m) G9 W! ^* C* X
3. 
   - Q6 t, p+ W; ^+ w5 e
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   - Z) Z( m) }. E* p
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   5 }) \6 X' K  B% D) X
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   % W. y% s/ V6 F! m8 [+ |
7. */
   8 M. x3 g2 @2 H) C
8. 
   ) \5 ^& ?, U' W* N! }
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    " @1 K/ P6 W, |; d, A3 `
11. 
    
12. /**
    7 P& e; Q# h, E. @) k! `
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    
14.   * @param  无
    
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    
18. {
    
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    
21. return SET;
    7 n6 q( e7 F% ?% l+ A9 O
22.     }
    
23. else
    , q% |4 X5 V8 l: j5 V+ r& E4 u! V
24.     {
    
25. return RESET;
    2 U  ^. W- W) ^) j) t7 W+ P
26.     }
    
27. }
    
28. 
    
29. /**
    
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    3 ~  N  U6 ^! w
33.   */
    3 f& o: k0 `4 ~; G0 s9 S, u1 |- r
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    " q" Z) @$ y/ x+ {; w/ i
35. {
    
36. /* 设置定时周期为1us  */
    
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    . w7 }$ H' Q7 N# U
38.     {
    . d, |* _2 W; I! l
39. /* Capture error */
    
40. return (1);
    
41.     }
    / p" j7 e0 M* v( H, {* n
42. 
    " n$ y. }7 Z5 Y5 N7 B
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    ! _% w/ y4 N2 T5 ~" l& B
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    
45. return (0);
    ! d( t2 d) _1 C; w2 j1 U+ e4 j
46. }
    ! b! s; W4 i: r5 h' X& H) C& Y* n
47. 
    " A2 s- g/ u' \5 Z
48. /**
    
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    0 a7 k+ G0 Z/ R2 n/ d
50.   * @param
    7 k+ d; [. D5 z8 F- @$ m
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    - e6 z* J! S9 G' v6 P  R2 I9 u
52.   * @retval  无
    
53.   */
    
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
55. {     
    ' x- o( w+ Y  q' a
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    2 E, Z: j0 J8 b: E3 v" v
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    
59. 
    $ B4 ~) o3 E7 R: W* n; E) S; B
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    2 l$ n) {7 G+ ?, O% j
64.     }
    
65. 
    
66. /* 关闭滴答定时器 */
    
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    
68. }</font>

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/ Q8 g# V6 ^% i! x( S

    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
   3 p$ }6 w* }% b# s
2. #define    __GPIO_H
   
3. 
   0 Y' x: ?3 f) n
4. #include "stm32f10x.h"
   $ U: o& Q2 o/ Z( v- b, Q$ s
5. 
   0 d8 I5 J: J/ A1 v. q
6. #define     LOW          0
   " \) B( q7 t7 E8 T" Z2 X
7. #define     HIGH         1
   # M* W# f! ^# t4 k7 R3 v
8. 
   
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   ) v/ L9 p- e# S8 }4 h: O* @0 ]
10. #define TX(a)                if (a)    \
    
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    6 l+ h  k0 Z9 a% q) Y
12. else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    1 S4 d, q5 ]- u9 Z6 X
14. void GPIO_Config(void);
    5 d1 l. l+ H/ b5 g
15. 
    
16. #endif
      n' t; m+ G- w7 s1 L
17. 
    - M/ s0 P0 S, h! I) E, U
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    " H; e" l( K1 ^- S  y
20. /**
    6 Y  z, E8 }3 y$ n: R
21.   * @brief  初始化GPIO
    9 n) U0 k- B" h* M2 F0 Z3 p8 O
22.   * @param  无
    
23.   * @retval 无
    , j( p: q: q7 t) c6 Q# r
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    # \& ]7 x' u3 o( [- W& e
26. {        
    ' O3 N5 J( ]- m+ I* N
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
      T' c- T, F; S( \
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
29. 
    
30. /*开启LED的外设时钟*/
    % s1 M7 k/ r' M, x, Q3 c( E
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    , v( l4 |* g7 @! O) {) \0 t2 k
32. 
    
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    % a- ~3 d' G3 x" [3 d6 z
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    " G9 N8 \2 g: E1 ~4 N- |6 ?
37. }</font>

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    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. 
   $ N( m9 E; {/ X
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   ( C$ s! B6 k( v* |( [6 J6 H& \9 c
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   ( F- S' I+ V  ], o
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   / `+ o) Q$ O4 c, |4 a
6. */
   
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   % P  s: d- N  [8 \/ W
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   
10. 
    4 A  l, B8 z, [
11. /**
    2 L" b" l8 N. ^" v% C5 w
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    , K7 m* d4 F4 S& i5 G
13.   * @param  无
    ( _" \) \$ d4 i+ O3 ~, K
14.   * @retval 无
    $ c+ [4 g0 [  z3 t, J
15.   */
    
16. void TIM2_Init(void)
    + I( i3 x0 v# m
17. {
    5 w) e/ g! z+ o5 ?5 l! t( M
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    3 k: X2 m+ _' N9 R, L& k
19. 
    
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
22. 
    
23. /* Time base configuration */
    
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    ' e& ^& l. H3 Z
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28. 
    4 e7 h8 o+ _- a/ L# Z
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    
30. 
    
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);
    , O, B4 ~8 M2 Y/ X2 h* j
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
34. }
    
35. 
    
36. /**
    ( v/ o9 m% K" G4 f0 L
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    " J1 t( u3 B9 M
38.   * @param  
    
39.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    % w0 D2 Z" v* K( R% }, P9 k
40.   * @retval  无
    
41.   */
    
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    7 f: N7 r7 H8 o" G
43. {     
    ' `( a: N! Z2 C6 ^# F& Q( x  u- z5 Y
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    , F4 U0 j! Q2 R) v1 F
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    8 L# i8 l0 H7 A$ o  f) z$ J# c
47. 
    
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    * I% B. k6 T; K1 p
49.     {
    
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    3 @& x) W6 Q7 ]8 c
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    4 _2 f. y1 Z' ~7 V8 U+ ?/ h
53.     }
    3 r& E& L9 w, g& {) v5 W
54. 
    / Z4 `# `# n0 H- M# k
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
56. }</font>

复制代码

' G- n& R" G7 t8 `1 V

  在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#include "stm32f10x.h"
   
2. #include "Timer_Drive.h"
   3 Y5 E6 k' B5 N6 J4 O, m% r
3. #include "gpio.h"
   
4. #include "systick.h"
   
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   8 s& v' ~" k+ k& b8 n
7. 
   
8. int main(void)
   
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    ( n8 x! W8 K1 Q( d1 }
11.     SysTick_Init();
    7 e" O" t- k! G' Z' _1 P. L
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    ( e3 g$ @' ]( K
13. 
    ! D* F$ x  }0 g& k! r- p" L
14. for(;;)
    / m/ a, Z* o4 c( g
15.     {
    3 o- c; ^! N/ N6 D( K
16.         SysTick_Time_Start();
    
17.         Delay_us(1000);
    ) ?1 V8 t- g8 N, ?' p, P4 j
18.         SysTick_Time_Stop();
    # u" j" Z% G4 K& {$ I: t, i
19.     }     
    
20. }</font>

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    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。

6 F+ y1 V* P% E1 J8 w  i