前言
, Y% x* F e8 ^6 D, a* Z$ r6 ]: i$ }8 k9 K& J5 H* {
2 P2 h8 B/ C1 F1 r# ]测试代码的运行时间的两种方法:; l c7 Q" `2 ]! U
) v6 K/ X1 `# B5 O! j
: F2 i! w& j, K* V# p8 u8 ?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。
: v4 w& k. e7 d
7 ?6 q+ K/ F# ]# `
) D/ ?! d/ K. Z/ T2 W/ ~2、简便。
( d; _/ f7 Q |$ ?( h: F' Z7 R8 e$ v; Q
" c) Z$ R |" n Z+ o2 o
借助示波器方法的实例# n0 F, W1 w$ \! ?+ c/ T) V
Delay_us函数使用STM32系统滴答定时器实现:6 X" O, Z# I3 }4 j
- #include "systick.h"7 m# C7 n- X% t5 c5 K2 g
2 c* ^7 a' E7 a7 q% X8 F- /* SystemFrequency / 1000 1ms中断一次
/ g6 U, @7 l/ Y; u) C$ C - * SystemFrequency / 100000 10us中断一次 V5 m2 j6 `$ ?. }; K' b
- * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次2 q% }* s+ ~( C4 p& h& _4 R8 P
- */
1 a, Z/ u: |$ v1 {5 P8 z - ' ]8 x8 a/ ~6 D3 d" Y- g
- #define SYSTICKPERIOD 0.0000016 D- L' J$ X& W
- #define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD)% i6 m) i( n: O# O7 w
# [' e! e9 k" S- C. M Q- /**0 o6 O* K7 e& V& k; J6 f
- * @brief 读取SysTick的状态位COUNTFLAG- d% M% u( r8 v& x# F
- * @param 无
5 R: F! L: j; A" R - * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET). O4 u! v7 S5 S( G9 G* J. I
- */" T0 ]/ N: _/ {, m, Z" }- q
- static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
; n3 h9 @3 Z$ S - {% Q8 x2 P- O/ M; [+ Q+ k
- if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
! y; J' f4 t4 O4 i - {
9 ]$ }7 ?9 n+ p5 C1 \: y! A - return SET;
3 `6 ]$ g9 s; S- I3 r7 ] - }
6 r. C. h+ u* G6 }, ] - else5 g- |( Z% j. H7 L
- {! L$ t# A) f' Q" ?% c; I2 N
- return RESET;- P% R @4 q5 W& b- A/ i
- }
, b: d* f% R# q0 o' f, j# m - }
6 o+ e- \8 d% [# C% o* I. S
5 c$ T- q5 |5 `$ t) j5 J B$ z- /**
; O0 v0 G S+ s - * @brief 配置系统滴答定时器 SysTick
F& `* I6 d) s: h/ A( t N# \/ d - * @param 无! j/ b% ~2 u% N6 v) p# `
- * @retval 1 = failed, 0 = successful
$ x9 Y- g. {$ E+ G8 g0 \ - */
7 m; B5 K: y2 d: ]' K! n - uint32_t SysTick_Init(void)* l1 {% |4 U! N1 d9 h8 s G( @
- {
) k% O- N) f' | - /* 设置定时周期为1us */
# Z5 v3 Q; T4 `: J8 c0 e - if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
, S% a: a k% g/ X; \: ` - { ; E1 [; m4 h# r
- /* Capture error */ 3 w5 f& n! Y" M( t# P- G5 z% P% N
- return (1);9 O8 K' @" f* n* k$ d" E( ]
- }
8 ?" a1 m7 |7 _) d4 X
- E {' W: p; n6 F# }, k7 X- /* 关闭滴答定时器且禁止中断 */
' |, w* |! z/ p! p6 z5 e5 h& G - SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);
4 d- @2 v) `- R# v& y - return (0);
7 i' ?) E9 p. C9 ^4 F" B - }# D! t" U' `2 \$ p2 W
- 3 R; i& k" C5 D E# `
- /**; {6 c# z+ [8 W6 P- T
- * @brief us延时程序,10us为一个单位5 A- m- B2 h/ m) w" l2 c6 ~
- * @param
, Y- f! D% z- m2 [* W - * @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us. _5 p( @) t7 U; M' p# A: y! v
- * @retval 无$ Z/ [$ Q5 o0 `, Y
- */
2 s3 a3 q$ z: y - void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
4 ?8 q, f8 i( \5 J& [" [1 o9 k - {
7 e9 E r+ ~$ N7 ~% s/ K, q - /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
) ~" Z) | G4 l; d5 l$ m - SysTick->VAL = 0; 4 h$ u/ f& p7 a6 T9 p: ]6 V; U
- SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
( i7 w+ [3 m |: n8 r; M6 f
) H2 G: u. G& C5 s( N! e: }- for( ; nTime > 0 ; nTime--)
: I7 K6 e/ ^' s# T4 j - {
7 f4 m7 P& B' A$ C" v* Z - /* 等待一个延时单位的结束 */4 z5 _& k& B( Z) f5 Z& D
- while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
. k) R( y! c( A+ @+ L - }
( a- ]# P! b; r6 c" {7 s - % t3 s) y. `; J! ?$ ^( F
- /* 关闭滴答定时器 */0 x3 J& S7 B, m2 O! N
- SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;* `+ k& c8 C" P
- }
复制代码 检验Delay_us执行时间中用到的GPIO(gpio.h、gpio.c)的配置:+ B! }. f& L8 |3 H6 f5 a# N b/ N8 n
- #ifndef __GPIO_H- A8 Q4 S; X- \# `) _8 W
- #define __GPIO_H% p+ S, ~; q$ J$ {8 j
4 q8 i( u; R; V! S; Z- #include "stm32f10x.h"/ r Q9 r' {/ u* p: R) O/ d( x
- 7 @* h7 ~3 A: \0 r
- #define LOW 0
$ X1 O1 H$ V* `" g1 ]8 p9 m( f - #define HIGH 1) W2 Z# ]2 }; W" v
- ( w; V8 |1 d8 D, q7 C
- /* 带参宏,可以像内联函数一样使用 */
7 ^5 `8 Z3 R e! D! M - #define TX(a) if (a) \
% q# [1 |6 U0 D3 R0 H2 s$ j - GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\& H5 ~2 c( g) `; M1 W) l
- else \
# K7 |' _6 N: i2 g: q - GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
# z `4 f! N" B$ z/ Y+ s. T4 a - void GPIO_Config(void);
7 k- p p8 _1 Z! X
( p; M; [8 b9 D2 @7 C5 d- #endif# A* o: J: f7 ]5 x, f
, c8 F( m( n0 ^6 ~+ E! q0 n- #include "gpio.h"
F; S9 M( d: _ n3 F& M
0 t* a3 t8 c3 C1 x5 w- /**3 Z9 E h/ G/ H) \: |
- * @brief 初始化GPIO
6 z5 w% W2 _2 G+ K& ^, h! s9 N+ s - * @param 无' V( @0 J; r. `6 H$ q9 c' P
- * @retval 无. ~9 l b) @& M) |9 n
- *// Z' S" U4 L1 T6 ^# I
- void GPIO_Config(void)
6 ?% I" n( z4 @+ V& l$ m5 O/ V - { + C& F8 {8 L( d6 V: i9 P6 Y' H
- /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/- S5 g- h8 O4 C. ?" q
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;& T9 Q% y& i3 o4 g- z
8 T+ I; B: u3 k8 Q3 h. b! y( G& f7 i- /*开启LED的外设时钟*/ o7 y' u8 n" `* c
- RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
) k1 ~+ y/ G% j4 D1 ~9 L - ! L' z: N K/ h! {* v5 [* j8 F9 v
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; ) q5 D, C) _ a
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
' V8 i0 L, q% s9 S8 ^ - GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; : ~9 g" Q- A( R0 H+ h
- GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); . G- i; W% _1 K1 x" e% v" a
- }
复制代码 在main函数中检验Delay_us的执行时间:3 a, p; W% {! ?& ]: ]2 T/ h& e
4 _& b& O; F. x
3 B6 _' p3 V$ A2 \- #include "systick.h"
4 [" I; X; H: B - #include "gpio.h"8 |% w' J' }& q7 @- Y9 M8 L
- # ]8 p2 l: R1 q
- /**% b0 d7 s. ]2 K* f/ p
- * @brief 主函数
: w+ e* ^) Y& x - * @param 无 & }0 _- j5 L2 D- W( J1 A: _( z8 l
- * @retval 无
* e9 V5 L) t& U' `5 Q$ y# l* y - */' P$ ~# U0 d1 @1 x
- int main(void)
+ H4 [- T8 K' e+ Y0 k( b$ d5 e - { % Q* h% u z0 d1 ]* Z3 _" Y \ F
- GPIO_Config();
3 `/ g3 g( d U/ \' I( z - 4 \! U( [# H- T; W" f& Y$ W
- /* 配置SysTick定时周期为1us */, A% q5 r w1 \0 j$ \
- SysTick_Init();$ C; q1 g( F- j
2 u V! b+ C- T3 \5 v4 t" D- for(;;)
2 c* {( W& L1 `3 H - {
) m! r8 ^1 z. f6 R$ t- j - TX(HIGH);
2 N7 E5 P: i$ C o( i - Delay_us(1);; u6 Q3 g6 w+ j' @
- TX(LOW);. [( Z. O4 l* D D6 l8 [8 r& U$ i+ q
- Delay_us(100);3 X! r' B8 Y/ W+ K9 i9 j
- }
$ }" Y3 E. m( B% h( D' w - }
复制代码 示波器的观察结果:5 {/ w* x2 P% N7 r
+ v! c" _0 }. S! S" T% X可见Delay_us(100),执行了大概102us,而Delay_us(1)执行了2.2us。
1 \( y# v4 h) p) g1 W
# I9 {7 B2 U1 t! C8 {更改一下main函数的延时参数:2 O7 o) ~7 @0 c$ M8 ]/ M7 ?
- 3 r; J/ U/ Z+ T1 z& p" D" v
- int main(void)$ S( R& Y; u3 |4 ^
- { 0 d4 q, V2 ~" m+ D. f4 k
- /* LED 端口初始化 */. ` U1 B( l+ j V( o1 p' d8 g" }
- GPIO_Config();
6 P1 j3 ^; \* C- U. B3 B3 M$ G) l
2 W' C+ O$ t. a; n. N% y* y- [ X- /* 配置SysTick定时周期为1us */. w3 G% y0 W6 a" k
- SysTick_Init();) }8 W) n$ k6 [( @9 x3 n* J6 H
0 t4 y8 i0 i2 [- for(;;)
; U3 z& I7 k8 J4 `' K - {: A0 X4 u9 s! W- m- Y* h% h& J( X
- TX(HIGH);
8 D6 z; R1 k: ~% g5 u - Delay_us(10);
& t( k0 S( O/ }! X8 A/ O7 S, Z - TX(LOW);' f, w: B2 A4 l0 \
- Delay_us(100);" r( O. o+ N! E
- }
3 Z/ G' A1 h3 Q/ v2 ~5 T$ A$ v - }
复制代码 示波器的观察结果:
3 a J# }- V3 \ D8 |7 J1 R
* `/ F1 F2 {. U) g+ ^- u3 [ y8 l/ D3 l# O
可见Delay_us(100),执行了大概101us,而Delay_us(10)执行了11.4us。
/ P! B0 m, [4 ~% C; N2 U [, S; u) M( u8 f+ X, ]3 k) O5 y
结论:此延时函数基本上还是可靠的。6 L! |8 l# c2 [1 c, E
8 `" T2 u2 S1 u: h5 [! I使用定时器方法的实例7 C8 {( A u h) v' h s |8 Z
* W) m. p' ~3 o0 m& G8 g+ b
Delay_us函数使用STM32定时器2实现:% S0 l! f% Z5 Z6 a1 Y
0 f2 S% |" W- O9 D( l- #include "timer.h"
( c. I' T4 J( O. | - , E9 e" l6 U% D4 _
- /* SystemFrequency / 1000 1ms中断一次& g! h8 G* z( T7 c
- * SystemFrequency / 100000 10us中断一次
1 Q6 S, B1 p. {+ M' E - * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
# @ m- [' y' L( u& d, H* Y( r - */
0 z R$ ]9 i' `' K. P4 P - % R# h' p0 }7 T# h. T% S" H
- #define SYSTICKPERIOD 0.000001! I- \* r/ Q' N x
- #define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD)9 }; `0 S: i+ {9 F0 U6 U3 g* V- Y
- & _* n- x3 L4 Q$ D
- /** ?3 K7 D5 ?/ \! E% o
- * @brief 定时器2的初始化,,定时周期1uS
0 U* |! T) m. J, d$ u# ]) q - * @param 无, i, f; y0 H( N# G
- * @retval 无
g& } i$ L( m# E - */; ]( B- g. A+ J. w
- void TIM2_Init(void). ?/ P2 s8 ]4 r
- {
" b: j0 S( F# z - TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
$ _' g* |( g+ z" _( U - 1 z# ]& e! L4 K; y. ^
- /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2,所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */4 c( K. S3 j7 ?
- RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
! _# p6 |+ p6 e# e G4 j - , y* h3 I" s; h* x
- /* Time base configuration */ : y* b3 N0 l, `+ ?
- TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;/ ^9 @1 H2 o, [+ ]/ ^
- TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
! _9 A; F7 g2 z8 J, {: H# Z" n - TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;; V& x( k" k5 Y; r2 s
- TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);/ A J% C; M: l
-
, G$ \; z ]# Q7 w6 V. C( d* W - TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);0 r7 x# ^! ?6 C6 Y) S6 a
- 5 C d# f! V% a/ q
- /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
8 l$ x; u7 e, [1 l0 J8 x" F - TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
, f" y" X" Q' ?4 u% F8 Z - TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
( e5 V6 q, U: K' T' o. f7 R7 z - }3 p: f0 T5 H) t9 o! i
- ' \/ {8 m( f* c& u& c
- /**
7 p& K9 _' U0 T9 K+ h8 ]& k9 f - * @brief us延时程序,10us为一个单位: H& x, `; a) m
- * @param
" P1 X/ h E. q2 ] - * @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us) R$ \! a& X; L4 v) l/ Z
- * @retval 无; E' l7 r! Q( r( o/ D+ o9 u/ M1 s
- */- I( A* A7 A5 s8 J6 X. R! n
- void Delay_us(__IO uint32_t nTime): ?# c7 {- @8 T" s6 S( V
- { - Y% k1 ^* N$ B2 [
- /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
8 c0 A. `, Q" _ u - TIM2->CNT = 0; ' U: C* u, H6 G% J
- TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
! ~' I* K7 d! H/ S4 N% I
& p: M. ~9 |) w" R7 d- for( ; nTime > 0 ; nTime--)
6 ~# P/ Z+ F8 i. P - {: K8 J1 u0 m# B% l( Q+ x
- /* 等待一个延时单位的结束 */( J/ ^6 V/ Z7 M- P
- while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);: D7 {$ Q( m6 F
- TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
' |( b1 o9 C6 Z5 Z& P+ G* p+ F - }
$ c& Q" c! w- p# s2 _
0 |, e, A, ?/ K! M- TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);5 @- v( ^ s2 ^: l' D+ v& W0 l
- }
复制代码 在main函数中检验Delay_us的执行时间:
; [7 G1 [+ Q: S' x) w
9 i. u: w+ ?8 Y+ N0 P. ^- #include "stm32f10x.h"' l/ W+ O" R& v
- #include "Timer_Drive.h"
7 q3 ~7 S1 @+ G7 {6 f - #include "gpio.h"
& @6 Q+ m7 M: A( j& |( a& K: H/ n - #include "systick.h"
$ l' C- [3 L! A
: z. S2 |* n9 B& g( N/ I- TimingVarTypeDef Time;3 Y* L/ Z- a! G$ q3 y
- 1 {3 p4 j* r, | o, l2 _ m
- int main(void)
$ t2 D, Y5 L6 c, D; h8 y, L - {
) y( C& \9 m* E( |* v1 l - TIM2_Init(); & k6 W$ v+ _& C1 v& i: O
- SysTick_Init();
4 u6 j! c7 B3 D8 l7 U2 u5 N - SysTick_Time_Init(&Time);$ w: y2 L" z9 a
-
+ ?5 b( P/ ?* B. r - for(;;); f9 w/ V- d# [1 ]( ~
- {" A; Y" q$ P7 L, ^) K! c( @" ~
- SysTick_Time_Start();
5 x. q9 `- k, v) {; _2 ?7 F8 _$ v - Delay_us(1000);# G# V4 e$ j6 _5 e
- SysTick_Time_Stop();6 R% b7 L, [; r) _* P
- }
& ^2 T' {" C5 w2 X- z3 l" e - }
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。* `* Z' A- z& q4 O
S. N3 ~+ f, ?% o
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。$ B) j; D: I6 y1 [
' \! S6 H j& x+ r! ] 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。. `* }( ^$ p9 N3 v) g2 {
1 P) K) m- o; u$ Z8 z
两种方法对比
' i8 \9 e% ~* r% M2 m3 i# m5 _6 V软件测试方法
) s. k3 _6 O1 F9 s
` A4 _$ D/ ^3 p$ \ 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。7 I) W x* r9 B; E% E2 [9 s9 I3 i# B
' J4 h- i3 A$ x2 b示波器方法+ l+ e, M( f6 S0 I: |; g* J* M) Q( o/ N
" b8 y" Z0 G$ D" Q( Z. v( k4 S 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。
# n) i7 v2 {- b @1 p p
+ b" t# V# W0 P* d/ T2 b1 q9 R, o# x9 a8 C
1 w( w; K, J' S6 Z
/ h8 S1 k [; K n/ G
4 u1 ~, f- m1 C
; d- C% M8 t! w& f6 e
4 e6 u+ z( v1 G+ K) v
+ E& M' V5 ~# S% S# \% P* u' t0 b/ x" X) i7 k. x% J
. z6 h; F7 S, W* ?
4 Z+ h- {/ g6 p% f5 l" f% _# k9 R4 g9 y5 A
|