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。
  
  
  % H. J# F$ k# s  l1 o, X9 z( H

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"
   2 a" F; F* m  x3 {3 e: R
3. 
     b$ @/ z" F8 m' H
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   # i$ @7 X& o/ u4 C" G+ P3 P
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   ' j* q3 O8 ~' |( m% @. Q
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
7. */
   
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    
11. 
    
12. /**
    
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    
14.   * @param  无
    * j9 L2 ^3 X2 C% K* Q6 Q$ G" E% N
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    0 V. O8 I- y# }, X1 N' v
18. {
    
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    & N' Z- z4 F$ M% L
21. return SET;
    
22.     }
    : n9 p% a; D$ H0 K) W1 t" S
23. else
    
24.     {
    
25. return RESET;
    
26.     }
    
27. }
    - A# p( d& T* G' }! K+ U
28. 
    
29. /**
    
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    
33.   */
    : F/ ^- D$ x4 s# i
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    ' `8 D8 Y6 M4 L& _5 {
35. {
    
36. /* 设置定时周期为1us  */
    & `+ H0 c/ O9 p& R8 I' y
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    9 k& B, J& \4 }
38.     {
    
39. /* Capture error */
    4 J9 x- b6 r% \  |
40. return (1);
    
41.     }
    
42. 
    
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    
45. return (0);
    
46. }
    
47. 
    * U3 N" F1 w0 J8 d; I$ L. V
48. /**
    2 n/ A1 S; q3 Q
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    ' ]# z+ I- z2 `( H* g9 z' I% P9 F: B
50.   * @param
    . }  C2 U7 X3 m% l
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
52.   * @retval  无
    ) _# z+ U, _1 S, v  g; p
53.   */
    
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
55. {     
    
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    ; Q  k0 m! Y4 i# w' F" j7 d
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    , G5 t, D: e6 L: H& V
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    $ R% v/ u+ V9 F' n5 N( e; L( n3 D
59. 
    0 C% S* C, Z( N; i/ A
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    " b- D( Z( h$ H
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    - _7 A$ j  ?* f) v
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
   ' n# C7 r5 P& ~* d7 y) a
2. #define    __GPIO_H
     X4 R/ r4 a+ K* `! F
3. 
   * x; M5 O# B& H8 p9 F, o3 c& V
4. #include "stm32f10x.h"
   # C4 s/ m: W/ a& I& n4 ]7 @5 `( m
5. 
   
6. #define     LOW          0
   ; r, i% V3 ]  R% d3 h9 J# o
7. #define     HIGH         1
   ! m5 R% K* \" {0 s- l  @
8. 
   ; O" i- t: j) P* C4 S5 T' {
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   
10. #define TX(a)                if (a)    \
    2 Q7 \- o4 o* L, O
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    
12. else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    0 D2 k  P7 N  _1 r! v/ @* _
15. 
    ! o+ y  }8 r: V+ o" B% X
16. #endif
    4 Y) n$ J) n7 i: p# F: L
17. 
    # C  L( }8 I' B3 A3 r) T
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    
20. /**
    + Z7 g$ l1 B, M3 a% {" x) T
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    9 ?; \2 f% M1 N8 `; n, n
23.   * @retval 无
    
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    
26. {        
    - ]( ]# R8 F3 L: J+ Q& s
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
29. 
    9 _# E/ V7 {$ U/ l& J: n4 P( v
30. /*开启LED的外设时钟*/
    
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
32. 
    9 j" q- L' R' h! M3 r5 D+ y- p; L' u
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    ' g: E: P3 o- f3 L+ p- X! x
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    ) X8 Y" S" b3 {9 F  ], V
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    # _7 z* Z: R& I7 X4 j
37. }</font>

复制代码

    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"
   ( {; W/ W$ z/ M7 O& m- n
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   ; r$ r# e9 C- F" K; N
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   
6. */
   
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   3 o4 m" q; ^1 {* {
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   4 C. r1 p3 j- W8 K
10. 
    
11. /**
    
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    8 g5 E- n2 I# L  w9 x
13.   * @param  无
    1 j  w$ n* u( c1 Y: {5 p/ o. F
14.   * @retval 无
    
15.   */
    , k  w3 s7 q. b
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    4 t+ x' x" t. L* ^- ~
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    ; `4 ~, z/ M: b: f7 u7 I- Y
19. 
    & u, I' [9 i" `; ~( u8 y$ u" i
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
22. 
    % t/ L9 n/ {  P2 O( C2 e
23. /* Time base configuration */
    
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    % K$ ~9 h3 ], C% R
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    : B; f% o: ^  b$ }1 S
28. 
    7 D* K) r" \& D. w7 h
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    / i; o" }! x* S0 N* w
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);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    6 G( B( |" S* g' o
34. }
      q9 x9 v# K% T# F$ e
35. 
    
36. /**
    
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
38.   * @param  
    
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)
    
43. {     
    
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    ' V9 Q8 F% _6 A. K( B! P3 p
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    ; M/ c* A( E1 g2 a+ u8 }
47. 
    
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
49.     {
    
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    6 i$ V$ {. P# H8 K% L
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
53.     }
    
54. 
    ! Y! a/ W; a- T- p4 `. p
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
56. }</font>

复制代码

  在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#include "stm32f10x.h"
   6 o# ]  i' _3 v7 l' S
2. #include "Timer_Drive.h"
   
3. #include "gpio.h"
   
4. #include "systick.h"
   & k9 N' {; E; B# e/ g
5. 
   . w9 [7 b4 I  e9 t  {+ G) L) J0 y
6. TimingVarTypeDef Time;
   
7. 
   8 W/ r5 k) k. _% V5 g5 \6 Z2 O9 [
8. int main(void)
   
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    - _$ I) _) g1 v& \; V5 ?
11.     SysTick_Init();
    
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    
13. 
    
14. for(;;)
    
15.     {
    + }" B2 I2 s! U$ R; D5 o" F
16.         SysTick_Time_Start();
    
17.         Delay_us(1000);
    ! @5 g8 c  @4 A7 T( |- Z$ b& A0 {1 _
18.         SysTick_Time_Stop();
    6 e. \4 w' ]4 d
19.     }     
    + t+ z; j( a" l# a8 @
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。