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">
   9 }/ ^7 v, T/ e
2. #include "systick.h"
   4 k* J) w7 b7 q" F8 N
3. 
   
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   % k9 f: [# b+ ]5 q( d4 d
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
7. */
   ( A" m/ a9 y, {, ~, C7 t1 g* R
8. 
   ' x6 b7 A* P/ k9 }) r, x
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    
11. 
    8 _$ q; M. \+ x6 l
12. /**
    
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    $ }# C% y# m1 E- ?
14.   * @param  无
    ) T! n# a* F6 o0 Q; h* \
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
      K0 H+ j6 N3 H9 {" Q, h
18. {
    8 g/ O* h# I' r: |4 r. a  V0 R
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    7 J8 n" e. D7 q. y8 Q& H
21. return SET;
    
22.     }
    $ A( Q7 d% m) @" W" s
23. else
    ! @; b7 P1 d: \
24.     {
    6 P: U% n# {: c& ^
25. return RESET;
    
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
    9 ]+ B+ d" g4 X
33.   */
    
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    ! S! S$ r3 S8 x& X
36. /* 设置定时周期为1us  */
    2 A; A- o. z1 L
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    
38.     {
    
39. /* Capture error */
    & A: W3 y  d! O' _( E6 b2 L9 U( F
40. return (1);
    
41.     }
    
42. 
    4 {+ V/ u! H4 F+ x& P& ~! p( {
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    & p# o* W6 K( D
45. return (0);
    
46. }
    
47. 
    
48. /**
    2 _* B" P( G% |1 y
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
50.   * @param
    
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    8 h- D% l# z% ?& ?% K2 \$ D
52.   * @retval  无
    
53.   */
    " Z/ W* q2 r/ _2 s, h+ m
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    + G& X! G# t# R$ [
55. {     
    4 ~% m0 d' a& x0 A( r1 ?" W
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    3 f& h! q- T5 B0 Y* k/ q
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    
59. 
    % W+ n6 m5 W" e8 `1 D" O
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    8 r  R% V4 P6 i8 `& H. k1 X7 f
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    - |3 g, R: N. b! [, \
64.     }
    ( e, Z) {7 X% w/ m8 E( Z
65. 
    % M6 |( g: \! H* z! _
66. /* 关闭滴答定时器 */
    
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    
68. }</font>

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6 l. o* U, h) Z0 ~9 P

    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
   - |6 S, E8 d0 x* |* G
2. #define    __GPIO_H
   
3. 
   
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   % |  D$ I' N2 h6 _1 g9 h3 g
6. #define     LOW          0
   
7. #define     HIGH         1
   
8. 
   
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   
10. #define TX(a)                if (a)    \
    
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    ; Z3 B( ]2 n; h
12. else        \
    7 O& F) e% c6 P8 u
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    
15. 
    " p! h) f& \6 J5 y9 q
16. #endif
    
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    
20. /**
    
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    & @  w5 P9 @2 ~, ]7 ^  ]' T5 `  {) U4 f
23.   * @retval 无
    
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    
26. {        
    ; ]" @: T3 [" N
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    9 i# T1 G' Y; ?% i
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    " J- |  e* T! K/ C5 Z6 W4 v) {; Q9 x
29. 
    ) ?/ p/ v) }# w3 E
30. /*开启LED的外设时钟*/
    
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
32. 
    % v" o' `+ v, c5 z! T2 d) x' n( v
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    & c3 y7 W& \4 O- v0 @6 |
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    , e# p# a8 i' J' {" h1 X+ a- K
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    1 z# s- @$ C: ]( v4 e
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    3 Q1 h2 o; e/ f1 l8 \" J
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"
   - U  \: V& n3 ]# K) A! D
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   $ ~) N1 n+ `. [: y
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   
6. */
   
7. 
   + J; i, I1 W! h7 l% c
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   , H# R3 ~. o1 ?' k
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   2 {; N5 O4 ^$ E0 _4 H" \
10. 
    
11. /**
    
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    
13.   * @param  无
    * E5 a) w5 V1 R1 j' U
14.   * @retval 无
    
15.   */
    
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    " s! z) t5 K/ G$ {1 B
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
19. 
    ' l# c) d& b# q3 K% }8 g
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    0 ^, ^; a8 V: X) ^& M& ~& G
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    3 o: ^) w/ P% t3 s7 W
22. 
    : _8 {" _* f, G, ?8 D2 `) A8 F
23. /* Time base configuration */
    7 J. q0 T! j1 |: H$ q7 g9 i" I
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    + X( @8 F+ a* i! ^" i
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    % ~) S! k: U: P: x7 d$ w# l* Z
28. 
    
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    * B/ {9 v9 s6 S( n( O1 ?
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);
    
34. }
    
35. 
    ; ]9 Q7 A' V2 ~
36. /**
    
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    $ n+ w% a) q4 n( s  Y5 O9 h6 O* K
38.   * @param  
    
39.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
40.   * @retval  无
    : c8 B1 d$ t/ I- L7 B/ T1 [4 B& {1 C
41.   */
    
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
43. {     
    
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    ( M# G6 [! L( @
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    . s- j3 ^  ^8 |; ?
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    
47. 
    6 x7 X3 D  b! `1 G
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
49.     {
    # F- q/ h6 t( a+ R! k; p
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    1 s# e9 {6 K& i6 x. Q4 @& v! `+ j
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    / B' q) U! z6 y+ o
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    4 {2 e0 q9 P0 `4 l9 {0 n
53.     }
    
54. 
    
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
56. }</font>

复制代码

0 u0 X- X" d& g; K) y2 i

  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. #include "systick.h"
   
5. 
   1 ?7 {: g9 D3 ?
6. TimingVarTypeDef Time;
   & D. s- h2 U6 G) R
7. 
   
8. int main(void)
   , }  n# P  P; K
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    * ^7 f8 S; Q0 q8 Z- H: R# u
11.     SysTick_Init();
    9 E; g$ g) ]& [9 S; O8 B
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    6 o0 c1 p8 g2 W9 _4 p
13. 
    ; A% a/ u9 y. n/ |9 {
14. for(;;)
    
15.     {
    
16.         SysTick_Time_Start();
    
17.         Delay_us(1000);
    
18.         SysTick_Time_Stop();
    
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。

! e7 H; s% e/ Q0 [& }