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。
  
  ' s& f% G; r, o6 J" ]
  5 u% F4 _3 y: a

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"
   / y4 {. D! F$ [7 ^7 s9 A
3. 
   
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   ) Q) L$ I7 \) T) c; u; u, e
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   0 A+ W0 R3 d& L
7. */
   
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   - T/ {* b) J+ N
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    6 ^0 I  J: I, G0 P- e1 E" X
11. 
    9 c  G7 a/ `4 [2 {! l
12. /**
      ]2 \! d' o# l
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    + F$ H7 ?9 v2 \/ r& ]1 {6 }& |& t6 ]
14.   * @param  无
    2 @+ z( m2 t5 X& {1 \, w
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    3 b; [+ I9 \! f. O8 ]8 A
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    3 ]( ?* N& e* V- h) @0 I% N  C
18. {
    
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    
21. return SET;
    
22.     }
    
23. else
    & f& L2 a) a( n( Q% @
24.     {
    
25. return RESET;
    
26.     }
    
27. }
    " r0 i" S, |! O
28. 
    4 z( E/ ^* c( |- }% h
29. /**
    
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    0 N3 O2 ?/ ]  x9 a
31.   * @param  无
    
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    9 D6 L' |/ c' ?; x( s1 E
33.   */
    
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    
35. {
    
36. /* 设置定时周期为1us  */
    " R3 o& [. A' o. m# ]* P; S
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    
38.     {
    ; A& t! c- v8 V% x" K* N% y
39. /* Capture error */
    
40. return (1);
    
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);                                                  
    
45. return (0);
    ! ]) B$ M# z% Y7 ^- E7 }* Y
46. }
    
47. 
    
48. /**
    3 ~4 x7 f- A% c0 N7 W
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
50.   * @param
    * W- ]9 I3 e4 |4 c
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
52.   * @retval  无
    6 p( @5 o* D- I7 `" `  |2 q
53.   */
    # p- X$ T  ]3 U5 k3 v5 b
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
55. {     
    
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    8 D3 O! u% [, L7 V8 o& |# t  Q$ ~
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    
59. 
    ) G: d& _2 S/ H
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    ! e  h* i* a" J. Q6 R8 x9 K7 G
61.     {
    
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    8 T7 L8 b; n2 Z2 h
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    
64.     }
    
65. 
    
66. /* 关闭滴答定时器 */
    ; E" V$ ^! l* F# o, S/ @- }2 M
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    
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
   . x5 P9 \9 @# _
2. #define    __GPIO_H
   ) K; g4 `9 |( d
3. 
   
4. #include "stm32f10x.h"
   & p4 n7 {/ g# n& V- t
5. 
   
6. #define     LOW          0
   
7. #define     HIGH         1
   
8. 
   
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);\
    * j7 e6 }: d7 M* Q3 s( V) V3 g
12. else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    ; w9 Y) h! S9 u% b9 N% M- A
14. void GPIO_Config(void);
    
15. 
      G' I9 k% c$ C( D5 e( {' k  B
16. #endif
    
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    
20. /**
    ; q: E( _9 d5 N, A5 ?: i
21.   * @brief  初始化GPIO
    / z! A3 L% I( |/ M; b+ _8 a8 z
22.   * @param  无
    
23.   * @retval 无
    * v0 \0 ]2 I1 c  L9 `! U
24.   */
    4 v" a# t1 Q" h% y
25. void GPIO_Config(void)
    
26. {        
    9 u1 Q; U  O0 ^9 {) g2 O
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    / a. K/ J: g( ^' q' ?
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
29. 
    
30. /*开启LED的外设时钟*/
    
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
32. 
    + r+ O& w. W3 X/ r6 P& r6 O1 i7 |6 m0 V
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    ! r( x3 G/ N8 z5 z7 G/ {$ d$ B
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    . G  W" }9 f8 _' a" B! j
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    
37. }</font>

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% V' k8 ~0 z* _( D3 R

    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"
   % d7 i+ J( ^/ K2 J1 `
2. 
   , W5 X1 }4 U6 n2 R, d1 [( h
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   
6. */
   
7. 
   % u+ j' n7 E# W8 T
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   
10. 
    / E  Z/ P) w4 y. I
11. /**
    ) @( I/ f* F, ]* w* P% K
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    & [2 k% x, z# o5 V7 d5 q
13.   * @param  无
    8 G% a* ~, r3 j# U$ |2 Z
14.   * @retval 无
    
15.   */
    . U3 f" ^8 k* n) g  g3 T
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    % w) l( W4 l9 a% _" b- V8 V9 d
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
19. 
    
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
22. 
    9 \" A1 E5 z9 }" `4 m
23. /* Time base configuration */
    & a( A! d8 I0 d8 d
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    . s9 L  r- b( \0 Y
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28. 
    
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    9 b' W# x/ u2 b/ T' _) F
30. 
    * E" A) V6 p6 V1 d* M& u2 @" ]6 Z, K
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    ' P; ?* i7 Y0 A# _$ u& S5 o
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    " z) W+ q8 E! X' D. I3 `
34. }
    
35. 
    
36. /**
    
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    ; \+ ]+ Y" `- h; R& w
38.   * @param  
    
39.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    
40.   * @retval  无
    - z6 c& x9 C7 V+ r- ^1 R
41.   */
    1 G- }; ]. e0 h6 W  C4 O( j
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
43. {     
    ' l& S% g% p1 ~. _
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    4 ?7 V) W# ^6 l
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    ( }: H2 }& l  Q8 \$ b  ]
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    8 g1 z8 l9 D* D( @1 L8 {4 d& C% ?  Q
47. 
    2 `. k0 \3 L6 w/ m  Q
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
      ^7 w; B. C" C
49.     {
    
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    " D+ Z  j" f; e! y, C  e+ n
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
53.     }
    
54. 
    4 t, I6 F0 E/ w$ Q& k0 R
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"
   ) b7 ]; x1 T; B2 q
2. #include "Timer_Drive.h"
   3 }6 t$ h1 ]  Q" K9 @6 l) Y8 K
3. #include "gpio.h"
   0 ^+ M. X7 T0 B: o+ [2 U" j
4. #include "systick.h"
   % M$ w/ }! D+ f/ y% w6 w
5. 
   - r  O$ }- D$ L8 D
6. TimingVarTypeDef Time;
   
7. 
   7 K1 T  x7 R6 ]) j
8. int main(void)
   2 x) k6 W* ]3 Q
9. {   
   8 `1 B0 W, \. \3 `$ Q
10.     TIM2_Init();   
    & R: M( r0 q/ ]* j- F) D
11.     SysTick_Init();
    
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    # v; k* W- v3 B2 |$ ~
13. 
    ' s8 B+ Q" u2 s* h
14. for(;;)
    & M5 f, v5 l4 w0 P
15.     {
    
16.         SysTick_Time_Start();
    8 B1 g2 N1 |5 O- L
17.         Delay_us(1000);
    8 t3 L% A/ D; e5 C. H
18.         SysTick_Time_Stop();
    
19.     }     
    
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。