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。
  
  2 e: t+ {, ?' a- p
  

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"
   * i5 {  m, m  e- G/ @* G' }) b5 `* S
3. 
   # |% t, {8 R4 b$ E# @
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   6 C7 z- W. m* q$ R8 C, a0 c
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   ) s; o$ k9 [* p. Y# ^4 [
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   , ?) x8 I6 S+ N! ^% h$ Q( e
7. */
   , b" J6 h0 y  b. m  |$ L4 c& V
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
     Q  S: V+ Y; v
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    ; P7 \2 {" ~" C/ B' A' K
11. 
    ; s5 s: ^2 |. o0 [$ A- ?
12. /**
    2 i0 W9 N1 K6 _" z
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    $ N! T$ V' x) P5 `4 ?% q' {
14.   * @param  无
    - x- |3 n9 f5 H! [/ ?- R; q
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    9 S; j# g8 o% c; X' C4 `, c* k
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    % G0 _% C+ ^% ~/ C( T4 e3 n& g
18. {
    
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    $ S3 T/ n/ m! U9 Z5 M2 l$ ?; @
20.     {
    + g, P& _; K* h% N! V
21. return SET;
    
22.     }
    ( y; ~& G2 N, {  g% L$ [
23. else
    
24.     {
    
25. return RESET;
    
26.     }
    * M/ T) ]9 I! a. k) G, m
27. }
    ! y: {, e' h; w: p$ t
28. 
    $ F( X2 @& p) ~& T; j
29. /**
    * W8 [4 E, ]- O- r5 u
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    1 O% n: v5 e2 T0 T$ T. S- X
33.   */
    : I/ u' A. @7 M' G, Y* G
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    & [) K* z; x9 J7 t% e' C
36. /* 设置定时周期为1us  */
    6 I  y% }1 V) ]9 L, ^" h
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    
38.     {
    
39. /* Capture error */
    
40. return (1);
    
41.     }
    & T, T7 P1 V" `) `
42. 
    & t$ ~4 E; R7 H7 s  p# k
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    ' R/ a* o1 H3 D% o  D
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    
45. return (0);
    1 a  `/ ^% f" q* V
46. }
    
47. 
    
48. /**
    
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    ! ?; h' ]4 l! G  b
50.   * @param
    & d$ E9 z8 w% E  ^. L7 i
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
52.   * @retval  无
    ! H, @, M' `* K
53.   */
    
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    $ R- M( }( M! Y, `1 C4 {+ V
55. {     
    
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    ) h' k; p8 A9 y, ^& P$ z# I
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    . |& {! k  ~, E0 z! E6 ^+ M
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    ( j, {' L' Q, j& r9 }0 l
59. 
    * B" |" V9 a2 ~0 N3 L; x$ _( C
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    3 ~# @; ~  L/ x, i; d/ P8 p
61.     {
    : k7 ?3 W9 x( I0 _4 u6 \: k5 ]5 |
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    
64.     }
    
65. 
    2 n& K; n! i! {+ f8 E) d% F  D
66. /* 关闭滴答定时器 */
    3 W6 X: x1 U6 ?* A. T2 d( p
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    
68. }</font>

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4 g8 v8 K3 U9 ~( W1 b5 n: l; j9 v0 E

    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
   $ I" O8 h# y& Y1 E% i0 @* d- \
2. #define    __GPIO_H
   
3. 
   
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   % E) {3 b: u$ m9 D2 R; Z3 {# n
6. #define     LOW          0
   , G+ `6 G" x- U; |3 L; H8 c
7. #define     HIGH         1
   * d8 m, n) s; q  t
8. 
   . g6 C% p8 h# ^! G- x- c8 h
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   - E$ t' r' m5 A- g; w
10. #define TX(a)                if (a)    \
    
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    
12. else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    
15. 
    
16. #endif
    0 y1 z1 `' x1 p8 N3 A
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    " e) h6 Q& F% ]6 F) [
20. /**
    
21.   * @brief  初始化GPIO
    0 v6 y# ]2 G! L5 O2 B
22.   * @param  无
    / x; Q% H, q; I
23.   * @retval 无
    ' j9 Q+ m8 H0 j9 h6 h+ p
24.   */
    2 X! f# Y* P; X- ?5 W+ \
25. void GPIO_Config(void)
    
26. {        
    
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    " U6 y, c) H( V
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    ; J( m+ ?- O. m/ D  W4 ]
29. 
    7 H: e) I0 @  O& G# n" o
30. /*开启LED的外设时钟*/
    + }/ I3 W0 G! A9 Y
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    # K& G5 T* v4 P8 t8 r5 [
32. 
    
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    3 ]" D: m; t" ~( ?9 V* @0 D9 W, Q
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    , q# U  D5 c; P$ S* V
37. }</font>

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0 S7 R, X0 ^6 M5 U1 k4 b# D

    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
* S2 M6 W; ^, N. o

    Delay_us函数使用STM32定时器2实现：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#include "timer.h"
   " L( `5 z  `- {8 K; P
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   2 p0 }6 D# _& E
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   5 k2 i2 X9 I; n& v3 a: [8 M
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   8 [$ ^# Q& ~* @' N0 Z7 A. s
6. */
   3 c. _# t1 T" [8 F
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   
10. 
    
11. /**
    5 h; U: }6 J3 x
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    2 ?3 ~, Y, H2 \. i: n
13.   * @param  无
    ) \+ ^/ P& Z! j4 S( i, _4 Z
14.   * @retval 无
    
15.   */
    
16. void TIM2_Init(void)
    * x1 N7 ]  W2 p3 l4 |: w8 `  {
17. {
    7 w0 I. x' `5 n* m; \& L
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
19. 
    
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    3 l9 g# s7 L" e$ x
22. 
    
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;
    , p3 ~; [0 }$ W0 [9 }" n* z
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    $ N, D8 j) Z) y, ]
28. 
    8 ~# l( f& r8 \+ z0 N
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    
30. 
    $ |( B: h' x1 g
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    ( c8 B8 F2 C* ?+ _
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    6 ^. f" V( {2 Y& j* G
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
34. }
    
35. 
    6 o$ ]4 ~9 O5 s1 H
36. /**
    
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
38.   * @param  
    0 [9 v2 `0 H$ F5 p2 j9 ^
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;  
    0 g4 w& D! a/ i/ \; i
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    ) d$ y& l9 l! U  I5 E" l
47. 
    
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    * B/ t8 U+ z7 e9 ~: `& e
49.     {
    
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    ! S/ @. r6 p6 Q  x9 Z; f( o3 ^
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
53.     }
    5 O+ P9 p/ L$ r* H& y
54. 
    - C& t( C% ]% M, ?9 D
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    3 w& E8 K  ]3 y$ H9 E% G, ^! N( \
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"
   
2. #include "Timer_Drive.h"
   
3. #include "gpio.h"
   , {4 \( _( K, ?
4. #include "systick.h"
   % r: Z9 E) T' k  g$ f1 _
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   
7. 
   
8. int main(void)
   
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    
11.     SysTick_Init();
    : Y2 }- C. \& e* V
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    - X4 K1 i2 {) n2 y( ?! x0 x4 z- v
13. 
    
14. for(;;)
    6 Q# o) C0 U* X; _( l  e$ O) T
15.     {
    ' n7 H$ R9 K* W' ?! j9 E+ s
16.         SysTick_Time_Start();
    * s1 ~5 p% k  Q( c, I
17.         Delay_us(1000);
    ) e5 ?9 c3 N6 p6 \; s$ \1 y
18.         SysTick_Time_Stop();
    
19.     }     
    
20. }</font>

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& T) s' s& q8 J, I# U# G

    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。