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">
   
2. #include "systick.h"
   / B5 D( ^, W: B# A  O( U7 d, U
3. 
   / s4 L8 u! r' [2 Q% \) v
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
7. */
   
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    
11. 
    " Q$ s. M6 V2 P: H0 v4 R0 M
12. /**
      t8 B- }7 p$ B. e
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    ! S2 a' d- W/ h* K  w' y
14.   * @param  无
    , r4 I% a4 u9 E4 b6 q
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    : `$ t) o: C, f& m  P
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    , c; K0 G8 |/ }. V( V& k! B
18. {
    
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    - h+ l0 l2 P" w# _, h+ x
21. return SET;
    & [0 [9 B! ?& ~$ k, C6 A+ r; c
22.     }
    
23. else
    + s- @+ d! S* S: _, a
24.     {
    # U, }% d3 f1 i- Q7 Q
25. return RESET;
    : F+ g' V5 H& T$ L
26.     }
    
27. }
    ( y9 n4 S. v% t+ j5 `( w" G& T. N
28. 
    
29. /**
    
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    
33.   */
    ' P; f6 Y- y6 Z+ d
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    1 ], o1 _% {4 C, U6 r
36. /* 设置定时周期为1us  */
    
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    7 _8 _' j* i  c
38.     {
    % d. C' m0 N, A
39. /* Capture error */
    
40. return (1);
    6 D# i: K. m' |" r5 d' n' m
41.     }
    
42. 
    
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    5 i% s# W7 N, U( ]: A3 k
45. return (0);
    5 s# L7 ^$ _1 r" ^
46. }
    
47. 
    $ u% t7 J# E( o" [4 J
48. /**
    
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    # T5 m. [, l! z5 g
50.   * @param
    ) R: Q1 _! j: l: t
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
52.   * @retval  无
    
53.   */
    8 c- \7 V1 D' y8 `& v
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    / C" g" F$ r$ p3 m8 s
55. {     
    $ v: B* N% D6 @% G
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    . O# `$ Z) [0 _: n1 u: Q, k. ^! N
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    . o/ H. q" ^  W4 h) w
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    3 M; b& ?8 R9 u! `8 s" o6 V
59. 
    2 Q3 \2 ^  S4 q6 c1 G
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    % _9 v& t$ c6 ^- N2 i" y% P
61.     {
    : ]6 {, g; N8 p4 O( A8 P
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    9 L9 `0 k) L& ?) A! b
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    
64.     }
    & e" I. }" W/ c4 l- A3 _3 ^
65. 
    
66. /* 关闭滴答定时器 */
    
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    ! a7 G& {4 n+ H- G- O
68. }</font>

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. <font face="Tahoma" color="#000000">#ifndef __GPIO_H
   , {2 j3 L0 a& v! _3 C7 |/ k5 X
2. #define    __GPIO_H
   ; ^" Z' p4 @7 J2 o% k, |* i
3. 
   ( s6 F, f' K$ Z' |% U" y7 Y
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   
6. #define     LOW          0
   
7. #define     HIGH         1
   
8. 
   ) v2 w  V+ T4 b2 w# t2 U
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        \
    9 E! x5 ]% H& B3 _* q  b
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    # T0 ?3 V/ P( u$ T7 [
15. 
    
16. #endif
    , }' ^" d  C" q: s
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    - r0 w1 z% P4 s& o) j# l
19. 
    9 E; ], I9 h6 ]* ]; ?
20. /**
    9 ^8 k/ x1 K& S8 T* Q5 y) m
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    / T8 B1 S; z( |& x$ ]7 j
23.   * @retval 无
    
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    9 r+ v9 ~0 d5 [) A4 Z+ _$ s
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*/
    9 `  y/ l9 [/ T  J2 k" t4 N8 E
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    & r2 g1 a) Q' S8 b$ o6 I
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. }</font>

复制代码

    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"
   ' X/ Z; Z) {3 l- T$ h3 A% ^
2. 
   
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   , u2 D. S( \( \, z* Q
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   
6. */
   
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   + J8 p  k7 T# t8 G8 ^* W' [! b; x" C
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   / T2 B& e0 V* g, N* f* H) E, ^" Y  L
10. 
    % h% o# [& ~7 d$ Y
11. /**
    1 y; n$ q5 s3 b0 W
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;
    , ?4 V2 H! B6 g; b9 k
19. 
    0 g' t, r' e3 P/ D- G+ e, s
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    * ]1 o/ S# ?, |
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
22. 
    9 I  g1 j2 J  t4 F# L
23. /* Time base configuration */
    
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    ; [- D; N+ j" ~' C, r7 w! T
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    ' X6 S5 D" T. h! R
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    7 g# M7 U5 q6 ?
28. 
    
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    
30. 
    % n% {9 M) u* y  Q- ^7 h# D# j! B
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    6 O# L) f' N+ J: w/ U
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    & w# h7 A) D* W: X0 l) [& N3 g
34. }
    * \2 X0 O, p3 X* h
35. 
    / P6 A, W& j$ `2 T/ }  g+ `7 [$ G
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
    ! d2 y1 y. ?9 |2 i, l; W
40.   * @retval  无
    
41.   */
    
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    6 l2 D0 ?% k4 k# ]9 N6 E5 t
43. {     
    
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    / _* S) {$ S/ f
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    , W1 W# ]* b) Y# o
47. 
    ! d, @! i( x3 _5 W/ K) L5 K  W$ K; H
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);
      @: y6 j5 A9 O, \8 Q
53.     }
    
54. 
    
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"
   
2. #include "Timer_Drive.h"
   3 A0 C) a+ ^  L. I5 ^" ?% k% J, m
3. #include "gpio.h"
   
4. #include "systick.h"
   
5. 
     m; W7 _$ v+ b+ l
6. TimingVarTypeDef Time;
     i0 m5 u2 r/ x& ~! x1 Z
7. 
   + x% b. C6 d  R  x
8. int main(void)
   
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    
11.     SysTick_Init();
    ; A7 `) @, p8 I# N# f3 W4 z
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    / N5 i. u% S9 c6 E% a+ w
13. 
    
14. for(;;)
    
15.     {
    
16.         SysTick_Time_Start();
    
17.         Delay_us(1000);
    % R8 Z: ~2 s: T, \8 e% \1 U5 @" [4 i! E
18.         SysTick_Time_Stop();
    : l. _8 K4 D1 k7 k. u
19.     }     
    
20. }</font>

复制代码

4 h0 A# i* k% _  `9 M3 z' M* Z

    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。

4 X+ n, o! }5 }2 c; I