前言


测试代码的运行时间的两种方法：


1、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。


2、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. #include "systick.h"
   
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
5. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
6. */
   
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   
10. 
    
11. /**
    
12.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    
13.   * @param  无
    
14.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    
15.   */
    
16. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    
17. {
    
18.     if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
19.     {
    
20.         return SET;
    
21.     }
    
22.     else
    
23.     {
    
24.         return RESET;
    
25.     }
    
26. }
    
27. 
    
28. /**
    
29.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
30.   * @param  无
    
31.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    
32.   */
    
33. uint32_t SysTick_Init(void)
    
34. {
    
35.        /* 设置定时周期为1us  */
    
36.     if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    
37.     {
    
38.         /* Capture error */
    
39.         return (1);
    
40.     }
    
41. 
    
42.     /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    
43.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    
44.     return (0);
    
45. }
    
46. 
    
47. /**
    
48.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
49.   * @param  
    
50.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
51.   * @retval  无
    
52.   */
    
53. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
54. {     
    
55.     /* 清零计数器并使能滴答定时器 */  
    
56.     SysTick->VAL   = 0;  
    
57.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    
58. 
    
59.     for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
60.     {
    
61.      /* 等待一个延时单位的结束 */
    
62.      while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    
63.     }
    
64. 
    
65.     /* 关闭滴答定时器 */
    
66.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    
67. }

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. #ifndef __GPIO_H
   
2. #define    __GPIO_H
   
3. 
   
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   
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);\
    
12.                                         else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    
15. 
    
16. #endif
    
17. 
    
18. #include "gpio.h"   
    
19. 
    
20. /**
    
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    
23.   * @retval 无
    
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    
26. {        
    
27.         /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
29. 
    
30.         /*开启LED的外设时钟*/
    
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
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;
    
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    
37. }

复制代码

  在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. 
   
2. #include "systick.h"
   
3. #include "gpio.h"
   
4. 
   
5. /**
   
6.   * @brief  主函数
   
7.   * @param  无  
   
8.   * @retval 无
   
9.   */
   
10. int main(void)
    
11. {   
    
12.     GPIO_Config();
    
13. 
    
14.     /* 配置SysTick定时周期为1us */
    
15.     SysTick_Init();
    
16. 
    
17.     for(;;)
    
18.     {
    
19.         TX(HIGH);
    
20.         Delay_us(1);
    
21.         TX(LOW);
    
22.         Delay_us(100);
    
23.     }     
    
24. }

复制代码

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：

1. 
   
2. int main(void)
   
3. {   
   
4.     /* LED 端口初始化 */
   
5.     GPIO_Config();
   
6. 
   
7.     /* 配置SysTick定时周期为1us */
   
8.     SysTick_Init();
   
9. 
   
10.     for(;;)
    
11.     {
    
12.         TX(HIGH);
    
13.         Delay_us(10);
    
14.         TX(LOW);
    
15.         Delay_us(100);
    
16.     }     
    
17. }

复制代码

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. #include "timer.h"
   
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   
6. */
   
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   
10. 
    
11. /**
    
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    
13.   * @param  无
    
14.   * @retval 无
    
15.   */
    
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    
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);
    
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;
    
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28.    
    
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);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
34. }
    
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;  
    
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    
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);
    
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
53.     }
    
54. 
    
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
56. }

复制代码

  在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. 
   
2. #include "stm32f10x.h"
   
3. #include "Timer_Drive.h"
   
4. #include "gpio.h"
   
5. #include "systick.h"
   
6. 
   
7. TimingVarTypeDef Time;
   
8. 
   
9. int main(void)
   
10. {   
    
11.     TIM2_Init();   
    
12.     SysTick_Init();
    
13.     SysTick_Time_Init(&Time);
    
14.    
    
15.     for(;;)
    
16.     {
    
17.         SysTick_Time_Start();
    
18.         Delay_us(1000);
    
19.         SysTick_Time_Stop();
    
20.     }     
    
21. }

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。