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。
  
  / H: n  `3 m! H( q; w
  

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"
   
3. 
   
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   6 m3 s' ^* k" B/ s& H* ?
7. */
   
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   , P8 _* ?* n* ?$ W0 g* r
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    1 s, ^& |1 R4 l/ g
11. 
    ( _+ F7 a; k3 W; f! N. f+ _
12. /**
    - u; l0 ^& [* M" {
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    
14.   * @param  无
    8 j- }' k/ I, Z; ?& Q! I# {1 u
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    
16.   */
    " o. `9 A6 H) S8 b4 f
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    . T+ I' u, q1 B8 j6 w
18. {
    # Z- F+ `, Q7 Z1 c  t. {
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    ' o9 c* I" O" d. M
20.     {
    
21. return SET;
      e3 ]9 f8 v# K# k' e' l
22.     }
    
23. else
    ) I4 g3 Y; c7 Y5 K
24.     {
    
25. return RESET;
    
26.     }
    
27. }
    ; C; \" _- o. i
28. 
    + d9 t6 r4 \' {  f) Z
29. /**
    
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    * \1 a6 L6 U! n4 |
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    3 B2 Y; N+ N; D! I5 A3 N* h$ V, n
33.   */
    2 m) U, Q: Y$ d  B( ]" V/ y9 a
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    # W1 F$ s8 t- i2 ~6 r
36. /* 设置定时周期为1us  */
    : F/ n3 Y' A! P- n7 Z, J
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    # T% Q" T$ n8 m" C1 r4 p
38.     {
    ' @- ?* T  y% P: s- b! K0 E
39. /* Capture error */
    5 o$ ?- e- @- P' b" m9 ~1 p
40. return (1);
    5 `! \3 k& [0 g! x
41.     }
    % n) \. L8 I3 F  \  Z( V5 H! W" \
42. 
    
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    $ X( ]6 E( D5 o1 Q
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    # w4 z1 X2 }- e; f( Z- o
45. return (0);
    
46. }
    
47. 
    + Q, ]' m1 ?3 N. _: [
48. /**
    % l) n& c7 q3 e/ w9 {9 }4 v
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    ( I7 B0 i" a+ m8 q+ V6 }
50.   * @param
    
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
52.   * @retval  无
    ' f2 {# q" ]# Z: c6 X8 @
53.   */
    * \9 {8 n% C& b% W
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
55. {     
    
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    $ C: F3 ^  z4 w& \5 R. y
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
      V1 ~0 f" @& ]9 D! d. @
59. 
    
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    + H( `& s4 C9 B$ Q, `, [& ?
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    & \: Z5 {* t- J, r( [1 O; w) s
64.     }
    
65. 
    
66. /* 关闭滴答定时器 */
    
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    4 |5 d( S3 K0 \1 ]
68. }</font>

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/ z8 H# K* r5 |

    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
   . l2 F) J% H1 y3 U# v. y/ T
2. #define    __GPIO_H
   ! S8 T! W$ j. I' l
3. 
   " k" A* h$ G# {
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   ( D* s; x9 d& \. U7 @6 @) V
6. #define     LOW          0
   $ _3 J. `0 H$ y
7. #define     HIGH         1
   4 D1 [. E& `+ m
8. 
   
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
     O0 G. V* d7 A  M
10. #define TX(a)                if (a)    \
    ! I9 ~& q  A2 L3 d. p/ ?
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    ( `' Y8 e! d! b% W+ p+ ~
12. else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    & n$ Z% m# y6 {  Y/ P8 b9 K
14. void GPIO_Config(void);
    8 J: A: J/ x! d  X8 B
15. 
    - x3 b# q) T& o2 f! R+ b1 s
16. #endif
    - Q3 u, ?; b/ Q  Q8 ?1 q
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    8 L4 c1 j9 ?4 l" l+ R2 P2 }
20. /**
    
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    # i0 s: ?, G/ S. \1 P! x! }! s
23.   * @retval 无
    6 N0 _. X' y, h
24.   */
    & e0 {1 c4 i5 u; I/ H: `- G
25. void GPIO_Config(void)
    $ s& z% A: n' Y2 T4 S
26. {        
    , q  v) x* R/ k
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    6 T) s. {) W* ]$ d- m2 H
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    7 o8 E$ h/ T* f1 Q4 k$ F
29. 
    - `5 R! a* B" O4 O, @& w
30. /*开启LED的外设时钟*/
    
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    9 ?; ~% i" b# V. m
32. 
    
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    . F. a4 H/ K/ z
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    - M3 u) }/ e- d2 n0 B( C4 }0 x
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    4 s* m( @% O) H5 [: P8 [( W
37. }</font>

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2 n: H6 \8 W3 l2 }$ g

    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"
   
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   . \* X9 n8 m+ h$ N/ ]2 R
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   % B! K: Q- X* G/ l5 i
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   
6. */
   / B5 W9 H1 R) ~1 ]+ ~0 z* \
7. 
   2 H3 b7 u: T7 U  e
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   & q5 w# r3 {" Z. j$ e0 P$ ?
10. 
    
11. /**
    % g2 y& g, Q" |2 n, P
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    
13.   * @param  无
    
14.   * @retval 无
    3 i, Z) ~1 ^1 J3 W8 L
15.   */
    6 ]$ L3 L3 M1 L
16. void TIM2_Init(void)
    ! \! z4 K6 R& O2 H" ~
17. {
    
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    ( s/ X1 m+ f4 |7 l& f+ `5 f
19. 
    3 i2 W0 R( f1 r) ^
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    , y* \( N0 i5 R* F% h
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
22. 
    , [4 s7 _9 X+ m- t+ j+ Z
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;
    5 z5 P7 c$ ^0 L; L* ~9 B2 A
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28. 
    
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    , N# ?) X% W; d9 |  z5 ?% K) i% a& R
30. 
    
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    ! T6 e' {$ w) U, j6 X
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
34. }
    ) z+ F, E* q1 v& a: P
35. 
    " a( X1 O5 c/ F* P- h" _
36. /**
    
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    ( s; n/ P! ~; F" L0 F
38.   * @param  
    8 {- w! `* }# V) D; ]' M  L8 Z
39.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    + R# N; w. f$ q. x4 F+ ~. o% }
40.   * @retval  无
    5 d0 q! \; ~0 H4 Q5 N9 H; L
41.   */
    * I+ Y. r7 r0 \' t  Q4 I
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    2 r9 @: R. C. M' m  Q4 G9 {
43. {     
    " Y6 H5 Q( o+ R+ C. R6 `2 x
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    # G, ~# ^$ |+ R; ^8 o" B
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    $ ^& Y$ A! v3 ]  b! _1 A
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    " a; E+ F  a! P8 z4 f
47. 
    
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    9 {8 J7 b  T2 w, ]. H
49.     {
    
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    8 Z: v1 J$ P) [0 [6 E  W
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    + u! t* z2 R$ F) @! y
53.     }
    
54. 
    , q3 @, t1 p" u" ~% p) b
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
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"
   0 o* I' b# P* P6 }: |* {
2. #include "Timer_Drive.h"
   % _+ ]% {. `0 O" @
3. #include "gpio.h"
   ' f2 s1 G0 G/ U; |3 ]) o  U4 ?$ A
4. #include "systick.h"
   6 A3 I0 S. I: a# c4 n$ K$ J* Z
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   
7. 
   
8. int main(void)
   
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    7 _  U5 |' K" P: S- `9 Y
11.     SysTick_Init();
    
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    
13. 
    
14. for(;;)
    
15.     {
    
16.         SysTick_Time_Start();
    : ~/ i8 ]5 g$ |/ W* ~
17.         Delay_us(1000);
    , E/ _3 h$ _. I; \* G+ W5 p
18.         SysTick_Time_Stop();
    + c; @- t' A6 j- r! J
19.     }     
    $ J2 C6 l, m" }
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。