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。
  
  . _/ ?3 c3 {6 Y0 g3 u* r
  

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"
   ' B" ~' A8 z; f+ j
3. 
   
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   . q- P. z3 I- G# j* _. [0 N
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   : H3 @! D* {/ D1 \+ e
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
7. */
   
8. 
   
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    
11. 
    
12. /**
    
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    * v( l- o7 f' J% \) v; ]6 h7 s! Q
14.   * @param  无
    6 Q  p- g) R  j7 y( x+ k
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    
18. {
    
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    
21. return SET;
    
22.     }
    / F- z8 e( H7 p1 q4 l: y% P0 c
23. else
      M' j; M3 ]7 l. x. @. e% n& j: H
24.     {
    & y0 @' j  w$ o6 i/ i9 w. M
25. return RESET;
    3 y! V$ b3 O; d2 t. r' E0 Q) u
26.     }
    
27. }
    ! M$ l- X- A$ I! E! I
28. 
    
29. /**
    " H" N6 ?3 p$ J4 B: R0 j
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    + X3 u  B& b9 ?! V' m; W
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.     {
    
39. /* Capture error */
    
40. return (1);
    / b$ [* w! T8 b, R' f) E
41.     }
    
42. 
    
43. /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    / Q+ s4 L- c1 S- _
44.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    8 i! o2 S1 h3 I" [& b" M5 l$ y. e
45. return (0);
    ( m2 D0 @8 H' N5 {2 o# L% q
46. }
    
47. 
    
48. /**
    ! Q9 x# ]  ^! {5 T+ c* c9 c
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    % P1 ]& o8 J' v: \4 d3 t
50.   * @param
    8 H& S; o. I: \* c5 l
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    8 ~; H- ?! B8 G1 E$ y
52.   * @retval  无
    0 Q6 R, W, d' w+ l& m# P* n' ~! q
53.   */
    
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
55. {     
    ; u6 f6 K0 N) `# b- C7 ^4 P
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    * E/ o9 M% e- c( T' c
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    % V0 }6 u, j% P# v
59. 
    % x: J8 m% X2 O6 W; Z( s3 v+ R
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    . o, R( O( G) L! J; p3 Q$ z  n
64.     }
    # C7 w6 N" |' i7 _
65. 
    / Z6 F) J* Q- @  A; w* y
66. /* 关闭滴答定时器 */
    2 N. o* D6 ^" t' U9 E
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    ; U2 V5 }6 H2 O+ ~. r* G1 n
68. }</font>

复制代码

8 y# r* f2 r8 C& _

    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. #define    __GPIO_H
   
3. 
   ) d' t' H; ~, L2 y
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   & z$ t) S$ S$ g" t4 H2 ^' B
6. #define     LOW          0
   % V0 c" \. K" p
7. #define     HIGH         1
   3 {0 y  i( t- r9 Z4 B' O# [6 ]1 i, A  q
8. 
   
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   
10. #define TX(a)                if (a)    \
    9 w, \& U- [5 m3 M" h
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    * A8 u8 B' {- M/ [) i
12. else        \
    % F7 r5 A$ C# M, u
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    , a1 Q: p, p! v/ B# ]& t% V
14. void GPIO_Config(void);
    
15. 
    
16. #endif
    : Y" [6 z/ ]0 k: X$ A0 g9 L6 M
17. 
    ; a) d0 j% @* y) W  @
18. #include "gpio.h"
    
19. 
    9 v0 x* [1 v/ H! u* P
20. /**
    
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    5 I1 I3 f3 t$ y# D# J- O8 H
23.   * @retval 无
    " ~* e# }$ M) A! n+ b. Z
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    
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*/
    " F  ]6 {+ R3 ^, U  F
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
32. 
    0 P8 O" J8 Y7 j% m
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"
   
2. 
   / O2 ^* ]. I4 k2 S! C$ V  p
3. /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
   & S7 E( r( e  T8 e
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   5 r) f/ Y) w/ _( z0 X, H, Q/ Y
5. * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
   " S: \1 R% k( c6 N
6. */
   & \) m6 S0 I4 @" `# Y
7. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   ( ~3 q( h1 l' U
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   
10. 
    
11. /**
    
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
      i$ _0 _: T+ ~2 P- p5 [
13.   * @param  无
    - M* \5 Q  G6 E* O0 P1 U4 N7 ?
14.   * @retval 无
    ) l* X' `5 o2 K9 y, h
15.   */
    1 B+ i1 F+ G; G: h6 |: `
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
19. 
    " _8 J+ F( K4 M- U
20. /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
22. 
    
23. /* Time base configuration */
    * ^) H  r3 O: i; O1 [! A
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    6 J" m6 ]$ s5 g( o+ }# X7 h4 s" j
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    9 k( J, @0 \& E0 e( q( B
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28. 
    
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
      n* y& N. M7 R6 \% V- u- X
30. 
    
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
34. }
    $ r5 h* O1 Q# z& x. j
35. 
    " N! _7 Y4 H! y( S0 h8 i% o
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
    
40.   * @retval  无
    
41.   */
    
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
43. {     
    
44. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
45.     TIM2->CNT   = 0;  
    / x- T! j2 d4 e
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    
47. 
    
48. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
49.     {
    2 ]/ h( L1 S/ B8 {3 Y& D$ d1 Y
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    ( Z0 Q/ h& Y3 z- m1 a9 j
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    ; n  a: _/ |0 F& ~' M$ \
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    ' N1 @8 l" s: g4 A% F: v4 b' e
53.     }
    ; \6 j2 A$ C8 x# I
54. 
    
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
56. }</font>

复制代码

; Q' ^6 i5 I% z$ U& a1 ]! }

  在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#include "stm32f10x.h"
   / U9 N  H% |( e5 P
2. #include "Timer_Drive.h"
   
3. #include "gpio.h"
   & v1 W& P0 l( T& h
4. #include "systick.h"
   
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   
7. 
   0 R5 n  m& Z# b9 @+ [: u7 Y" x" k% s
8. int main(void)
   
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    9 p. A4 C1 D9 H+ E' ~
11.     SysTick_Init();
    
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    
13. 
    , W; b0 E- S- F! L$ M
14. for(;;)
    . }1 o' i4 o9 f; A+ z
15.     {
    5 W* V% ~0 \. G9 d9 B, U. h+ Q
16.         SysTick_Time_Start();
    ; Q- i- T* ?5 i4 \6 D' B/ K! R* k
17.         Delay_us(1000);
    
18.         SysTick_Time_Stop();
    
19.     }     
    ( w4 T/ ?8 H. M' O8 w, a
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。