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一种计算CPU使用率 的方法 及其实现原理 1前言 出于性能方面的考虑，有的时候，我们希望知道CPU的使用率为多少，进而判断此CPU的负载情况和对于当前运行环境是否足够“胜任”。本文将介绍一种计算CPU占有率的方法以及其实现原理。( `/ }4 C( i" J8 y 2移植算法 2.1 算法简介3 r7 j3 i& a, V' V 此算法是基于操作系统的，理论上不限于任何操作系统，只要有任务调度就可以。本文将以FreeRTOST为例来介绍本算法的使用方法。7 Z. c1 `; A( I; N& E6 u% H 本文所介绍的算法出处为随Cube库一起提供的，它在cube库中的位置如下图所示：; w+ E8 C9 V7 o+ c- w/ L 
9 l3 O' \- `' D9 Q 本文将以STM32F4为例，测试环境为STM3240G-EVAL评估板。 2.2 开始移植 本文以CubeF4内的示例代码工程STM32Cube_FW_F4_V1.10.0\Projects\STM324xG_EVAL\Applications\FreeRTOS\FreeRTOS_ThreadCreation为例，IDE使用IAR。; m/ }9 V" y% T 第一步：使用IAR打开FreeRTOS_ThreadCreation工程，将cpu_utils.c文件添加到工程，并在工程中添加对应头文件目录： 
8 z- ]# Q: ^* p" o% X# ~ 第二步：打开FreeRTOST的配置头文件FreeRTOSConfig.h修改宏configUSE_IDLE_HOOK和configUSE_TICK_HOOK的值为1： #define configUSE_PREEMPTION 1 / c6 e* n; `2 [- g' [5 h 
6 p) [- |7 u+ G! f 第三步：继续在FreeRTOSConfig.h头文件的末尾处添加traceTASK_SWITCHED_IN与traceTASK_SWITCHED_OUT定义：) |8 S; }* n. m 
* X$ g5 M: l7 t b$ I; G7 ~ 第四步：在main.h头文件中include “”cmsis_os.h“” Main.h : 
! j0 I! Q2 t9 m) A3 x 第五步： 修改工程属性，使编译过程不需要函数原型： 
第六步：在工程中任何用户代码处都可以调用osGetCPUUsage()函数来获取当前CPU的使用率： 
( L* f2 J: Q1 m" [0 ~8 Z0 L 第七步：编译并运行测试 @; n3 c& ^% X$ w: | 在调试状态下使用Live Watch窗口监控全部变量osCPU_Usage的值：( y. U5 F& s4 Y2 l; ~ 
5 j* k0 W j% h* _1 y9 M osCPU_Usage是在cpu_utils.c文件中定义的全局变量，表示当前CPU的使用率，是个动态值，由上图可以，CPU使用率的动态值为20%。实际在代码中是按第六步中调用osGetCPUUsage()函数来获取当前CPU的使用率的。 至此，算法使用方法介绍完毕。 3 算法实现原理分析8 ~4 m7 X, v6 e7 R' s. l 操作系统运行时是不断在不同的任务间进行切换，而驱动这一调度过程是通过系统tick来驱动的，即每产生一次系统tick则检查一下当前正在运行的任务的环境判断是否需要切换任务，即调度，如果需要，则触发PendSV，通过在PendSV中断调用vTaskSwitchContext()函数来实现任务的调度。而本文所要讲述的CPU使用率算法是通过在一定时间内（1000个时间片内），计算空闲任务所占用的时间片总量，100减去空闲任务所占百分比则为工作任务所占百分比，即CPU使用率。 
此函数为空闲任务钩子函数，每次当切换到空闲任务时就会运行此钩子函数，它的作用就是记录当前空闲任务的句柄并保存到全局变量xIdleHandle。 
此函数为操作系统的tick钩子函数，即每次产生系统tick中断都会进入到此钩子函数。此钩子函数实际上就是具体计算CPU使用率的算法了。osCPU_TotalIdleTime是一个全局变量，表示在1000个tick时间内空闲任务总共占用的时间片，CALCULATION_PERIOD宏的值为1000，即每1000个tick时间内重新计算一次CPU的使用率。% L& e4 ]; C( q8 T9 B' Q 下面两个函数就是如何计算osCPU_TotalIdleTime的： 
' }" u! L, Q8 `- i 这两个函数是调度器钩子函数，在调度器进行任务切进和切出时分别回调，StartIdleMonitor()函数记录切换到空闲任务时的时间点，EndIdleMonitor()则在推出空闲任务时计算此次空闲任务花费多长时间，并累加到osCPU_TotalIdleTime，即空闲任务总共占用的时间片。 
全局变量osCPU_Usage保存的就是CPU的使用率，它是在操作系统的tick钩子函数中每隔1000个tick就被重新计算一次。 4 结论 通过此方法可以很好的用来评估STM23 MCU的运行性能。 文档下载地址：3 ^6 f( _+ y, K, V https://www.stmcu.org.cn/document/list/index/category-10359 v. t0 l5 L4 N0 r" S$ i 实战经验汇总： https://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-576401-1-1.html. ]* ]' {6 p6 s# }9 R ) p. G* i3 x0 Z9 }/ j6 T |
| 非常棒，下来试验下，谢谢 |
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