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。
  
    g6 I5 W# }' {: P! V$ F5 j4 G! N
  

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">
   : v$ d# q, d- G/ ]. Y
2. #include "systick.h"
   
3. 
   0 {% l; v2 K! U/ Y$ l4 P
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   + h- k/ m. X* ]1 }# i
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
7. */
   1 I- W- W) P0 h5 |
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   % r& I! D6 S$ l5 W- N. Z
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    ! U; L5 N8 l- J( F3 k1 p
11. 
    
12. /**
    
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    ; s( }7 s! L; I# [$ i
14.   * @param  无
    : B2 j2 F7 i3 o/ V4 [
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    2 a0 S6 E2 z/ Z8 Q
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
      ]4 G. G" d- u7 d8 `/ X7 }2 `$ h  t
18. {
    6 u  K- _; f, S4 q! W4 ]) F
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    , W7 X( L$ m6 k0 @7 u
20.     {
    
21. return SET;
    ) D$ P4 n1 _6 G: a9 N( S$ \& p
22.     }
    ( W# L- m; @7 G: g, i8 |) f
23. else
    4 `1 r, A1 n" i- w
24.     {
    0 n+ Z% Z% q0 N) H. j
25. return RESET;
    
26.     }
    " F7 X3 }, Z& j: o* q& L
27. }
    
28. 
    
29. /**
    . M" {% ]8 p! _
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    
33.   */
    
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    
36. /* 设置定时周期为1us  */
    
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    
38.     {
    + d! k! o8 M" Y* `7 v
39. /* Capture error */
    , P2 _) Z5 W2 n& F1 l' a
40. return (1);
    ' k# C1 \: C* P: _+ J( N
41.     }
    . N5 T+ Z. @) e" E" P9 e; `: v
42. 
    . k3 r7 B8 O  h5 J
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    3 v2 B2 u, T# |8 @" ]
45. return (0);
    
46. }
      |, I  }: k/ N
47. 
    - K1 K% I8 w  L; |4 e8 i5 k
48. /**
    ) y- C$ F3 e4 Y1 t6 i
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    ) D9 x/ T7 X% x6 T5 h
50.   * @param
    3 V) x/ J3 f  X8 n
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    ) A1 |% ^+ f$ A; r, Z4 w5 a( A4 L; X) v
52.   * @retval  无
    $ f) E! |- Y/ z
53.   */
    
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
55. {     
    ( k. W* ~6 w' z2 z- e" ]
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    7 [/ {/ Z- n4 \
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    . f/ P# q. I9 o+ J
59. 
    
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    , _- \' @' ~7 h" P
61.     {
    : X2 v! {' E1 h: u9 U  c
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    - R7 @# g4 e5 q9 b$ u3 u( t% e
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    
64.     }
    ! |+ g5 E9 A7 }8 e6 \" f3 r6 ^7 Y
65. 
    # }2 x# h- g) u- v
66. /* 关闭滴答定时器 */
      v. v4 Q# ]- S  }, N* u+ b
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    ) M2 g5 C7 d, N7 G* q6 `' o$ b
68. }</font>

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    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
   8 g) z& _; p* P
2. #define    __GPIO_H
   6 I9 ~% B; H" R& b; _
3. 
   
4. #include "stm32f10x.h"
   8 G  d- b# f' }& z9 H+ t# Z0 r; A
5. 
   
6. #define     LOW          0
   
7. #define     HIGH         1
   $ T5 c" l$ [3 }% |* B
8. 
   2 t# Z/ c" i) E) r
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   # T1 p/ y4 R) F' H. y, A# a1 G3 Q
10. #define TX(a)                if (a)    \
    
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    
12. else        \
    5 g: i2 l7 ?2 T4 Q( @
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    
15. 
    " L8 t- p9 T/ O* V
16. #endif
    ' E8 Y+ m: u# ]  u
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    
20. /**
    ) T( P* G. q5 P
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    2 ]2 y9 k5 v; t7 h" u# X% m& c
23.   * @retval 无
    : T7 g" L9 R7 {& E, g
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    6 H( m' Y/ S4 f- w
26. {        
    
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
29. 
    - l+ I' h, B7 m3 r% G- C5 S
30. /*开启LED的外设时钟*/
    ! i, d2 H0 P2 n1 z! M1 V) j( S
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    8 V1 c9 n+ d4 R5 d3 L% L
32. 
    + _" b) h4 b( Q0 L
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    ( D/ R3 ~, A1 E4 [5 Q
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    * k0 ^8 |0 g, U. S
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    0 j( z8 G1 U  K3 U9 f* j
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"
   
2. 
   , c& T+ [" R: N: }
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   # n, _4 g# H" I  H. B; `) ^) b
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
     J; T0 y$ E  F5 ~, c
6. */
   ) c* ?* ^1 v- H, V
7. 
   / g6 W3 G! U+ P3 s  X0 g
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   9 Y0 M: [, a' {2 w- u
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   # x/ |. \  h+ Y1 a$ o
10. 
    ( }* _7 f. v% j% ^5 R
11. /**
    
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    , L; H1 `1 r/ O, q; x
13.   * @param  无
    
14.   * @retval 无
    
15.   */
    
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    , \: C/ Z5 C7 p: V
19. 
    
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    ! \1 Z9 a0 T' O, c, R9 t
22. 
    
23. /* Time base configuration */
    : w- T, s" P* |0 u) h  s* p
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    $ M2 q4 f4 x' W1 J4 E
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    & |, {  U* h- x/ _/ z
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
      J4 \& D! l" P6 U# M
28. 
    ; H7 {2 B1 R/ F8 C8 D9 T
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    3 q; ?; ~( |# `, ?. N% L1 U) w
30. 
    
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    , f- J! _* S' Q4 B; Q
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    4 [7 N! N' Y, r  W8 ?
34. }
    " }$ A6 D- m) w" h
35. 
    % V7 U/ J' s# b1 B
36. /**
    
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    , W) [1 l& P/ \) g2 Q
38.   * @param  
    
39.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
40.   * @retval  无
    ( v& s% o& s; v" q, t
41.   */
    ' G" a* i: S' `/ {8 }9 v  f
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    ' a1 H# ?4 ], w* j5 f
43. {     
    8 d. a- B' m5 D3 w& |
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    5 z# t% ^4 t+ G, a2 m- }9 R
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    ) D" H3 N6 Y( L" h# n
47. 
    
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    7 \8 @! S1 a8 L7 V
49.     {
    
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    6 k* F2 t! I. y+ T; ?7 M
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
53.     }
    ! U! [0 ?' m2 j. c+ R- N! g7 I
54. 
    8 c& s2 }/ ^8 Q2 R7 |1 G; N
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    4 H6 \& }7 y1 K% a
56. }</font>

复制代码

5 B$ r2 K. e7 S" k* d6 F: x

  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. #include "gpio.h"
   / d4 _' J( r5 I" L* X% X3 g5 K+ X8 t
4. #include "systick.h"
   3 D- M* Y7 C: Z0 g# `  V$ u0 q" W
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   8 }( v7 ~' ~9 p4 \6 t5 T5 i
7. 
   
8. int main(void)
   
9. {   
   ' r8 w3 L( F' \- {
10.     TIM2_Init();   
    + T: P- [: ~2 Y: w' ~
11.     SysTick_Init();
    ! V$ e, H4 o  |+ I+ N
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    : w: R: J; Z5 G3 e( x- I6 Z% l
13. 
    
14. for(;;)
    
15.     {
    
16.         SysTick_Time_Start();
    
17.         Delay_us(1000);
    
18.         SysTick_Time_Stop();
    * ^9 v/ w* ~$ _6 O
19.     }     
    
20. }</font>

复制代码

. L0 c" p- H& I. M

    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。