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">
   ( t; Q- \! ?$ c
2. #include "systick.h"
   
3. 
   3 b6 b5 l# `8 @. f
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. 
   % q, G' k7 z2 {( A4 ^; F: f2 B2 n
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    
11. 
    & E! T# j1 @; c# }* b* w* S
12. /**
    * C6 \- K4 T" H: Z
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    * X$ h* M$ d$ z; |; W3 L; L) A
14.   * @param  无
    
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    2 e" v4 B& w3 p/ T5 O" I
16.   */
    - v2 S7 S2 Y5 S
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    
18. {
      N8 t$ [$ X- t" G) r
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    
21. return SET;
    4 L5 A; \. W) H. w: |
22.     }
      L( Z. ^! `! W, |3 s9 e% S" i
23. else
    
24.     {
    1 U& v5 i1 g) t
25. return RESET;
    
26.     }
    
27. }
    
28. 
    $ G/ F& t8 |; V/ f# q+ c- ~
29. /**
    
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    . W5 X8 p5 b# g/ k/ c
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    
33.   */
    " U" s, I; X) B  d: p; }
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    0 P$ Z+ T( ?" ^
36. /* 设置定时周期为1us  */
    
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    0 Y1 P, O  H( Y
38.     {
    
39. /* Capture error */
    , ^7 L2 C2 N) t+ P; a1 s$ w3 x
40. return (1);
    ( {7 j3 }% U! H% z: y6 E
41.     }
    # Z+ b4 D' G( \: Z0 s* W
42. 
    
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    . }4 d7 K  u! X( w
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    8 `/ Z) P+ p2 }! G& m  W  _
45. return (0);
    
46. }
    & v4 J' v+ T/ V1 Y
47. 
    
48. /**
    4 c( r6 l' O& q* O" ]
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
50.   * @param
    
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
52.   * @retval  无
    ( X% n. I7 g0 m" r9 G
53.   */
    
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
55. {     
    
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    
59. 
    
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    $ h! m0 C: _9 l* ?2 B& b
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    - P- n4 P) t( Y
64.     }
      D) \, x6 ~' l. F4 l  {* d1 [7 z# H
65. 
    ( r+ G1 a" P: y8 ~9 \  i
66. /* 关闭滴答定时器 */
    
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    2 F# G# D1 S/ l5 [9 C* s: E/ @4 T
68. }</font>

复制代码

: y! i* G0 v" G

    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
   ( ?& d3 p& O% r& H7 T) |
2. #define    __GPIO_H
   - r* s) J% G( Q* J! G) U
3. 
   % T4 d6 T3 U3 ?1 k1 f
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   % h/ [% _/ _" i$ O! g3 e
6. #define     LOW          0
   
7. #define     HIGH         1
   
8. 
   
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   - i  z  _7 z6 S+ s
10. #define TX(a)                if (a)    \
    
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    : y# M: I9 H9 D
12. else        \
    2 Q$ M9 z+ @$ S  P* }
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    * G% z5 A3 c9 K
14. void GPIO_Config(void);
    / @) }3 K, R/ l( r( z  q0 }
15. 
    
16. #endif
    ; ~8 e6 M' ]+ K7 n. j4 j
17. 
    * G' F; A9 s. Q5 I- M* L4 N
18. #include "gpio.h"
    8 u' J6 s- y. \6 k+ x1 ]- u% r
19. 
    + U1 X! N/ i1 S3 H* t" H
20. /**
    $ F% u% q/ O1 W! l- S0 ^
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    
23.   * @retval 无
    
24.   */
    1 _# d8 u* q! d, W
25. void GPIO_Config(void)
    
26. {        
    2 O# v" R# S  P3 h0 {) E! S% R+ w
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);
    ' |: ?5 c3 v8 b  f8 U$ D- C. t
32. 
    
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    , \; t7 R4 T8 R1 U1 k
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    ; l  P( x( k9 u' }2 Z* D; z
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"
   ( R; r$ c. P* f( o
2. 
   . Y3 i8 M/ N( @! h$ ~6 X6 _) D/ U
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   2 f1 e+ |' o  S
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   
6. */
   ( |# Z: J, K" v3 f- Y
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   ) X1 b7 |# S' s2 g+ E& y
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
    : H! _% \6 e) O9 U+ l
14.   * @retval 无
    
15.   */
    0 j. g0 s+ Z; N; S! ]
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    " k' n" l4 S% n4 G
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
19. 
    
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    0 N4 j* P5 n9 x0 u4 Y$ y
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    ) F' \1 g' u& p" B& g" h- T, t
22. 
    
23. /* Time base configuration */
    
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
      V! i, N  _- I! H) {1 j! S
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    " a& o- T2 c3 N0 j
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28. 
    
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    ; |, \: y/ X- B' j# l
30. 
    
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    % k4 p2 J8 B- Z8 ?# x' b  P% p
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    ; @: p; `, D( U% n! P4 |
34. }
    
35. 
    
36. /**
    1 }* w$ _1 R. i" b, m7 g0 e
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    - _& r/ M( I8 U) p3 T  H- t, P, Y
38.   * @param  
    $ ~  h8 o; Z% c# i' w
39.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    . d9 {4 U. [# }% v1 K
40.   * @retval  无
    
41.   */
    
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    2 D; s. _1 r$ I  o2 ]1 b
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.     {
    - t" W' y9 l. p$ l, Q$ A3 Z
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    7 |) `5 c+ G7 f! p
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    ' I0 j. e' v6 j- K* x, c
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    ; I$ b. B) k$ R6 p; V
53.     }
    & d' H5 s) G# i" u
54. 
    
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    7 F3 q& q- X/ Z7 F0 S
56. }</font>

复制代码

+ R7 o/ t' @! n" p

  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"
   " o+ O( b1 H0 ^' x% D6 B! E, _
3. #include "gpio.h"
   8 o: L; _$ T3 p  R' w! n
4. #include "systick.h"
   , Q7 g- a4 U, G! i
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   5 Z- F& y& d: u. H3 R  t7 T
7. 
     f6 ]4 L1 f7 N0 E* L
8. int main(void)
   
9. {   
   * }" z3 k: F: u: z& v
10.     TIM2_Init();   
    
11.     SysTick_Init();
    7 E: h9 m6 W* g5 T
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    
13. 
    ' c  ^: |; t5 P/ R
14. for(;;)
    
15.     {
    $ H3 h1 p! r/ ~: H" e" e: W" H
16.         SysTick_Time_Start();
    ; l6 s9 ^  Z( u; W3 |; l
17.         Delay_us(1000);
    
18.         SysTick_Time_Stop();
    2 S& H8 I+ d7 \: R6 k
19.     }     
    
20. }</font>

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。