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。
  
  
  2 u; R5 h4 A1 O7 {9 B$ m6 \4 l( e

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"
   2 _% B/ I* z3 s. U6 V% |
3. 
   
4. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   1 q% C% `3 V. C& e# ~
5. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   
6. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
7. */
   
8. 
   4 ^) ?: m' }6 D( t2 W3 P
9. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   9 L$ @& |. ]8 H' z/ s6 E; Y
10. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
    " @* |( L! r' `* s; @
11. 
    ( H" m) l+ ^0 _/ Q
12. /**
    % z# J' Q: X* {5 |4 g
13.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    
14.   * @param  无
    
15.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    + g- w, y9 S) Y- ]% V
16.   */
    
17. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    * \6 g! P! L8 j
18. {
    5 K! X* L: d4 {$ `5 v- |
19. if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
20.     {
    : M; y4 w3 n& M
21. return SET;
    
22.     }
    " f2 D8 |6 u/ k( r0 m3 B1 d
23. else
    4 b1 T' }$ e" Q
24.     {
    - A) t) p( P8 p: d. @( W* I+ y! f
25. return RESET;
    
26.     }
    ! y! v3 l5 D: h+ Z* i: A% E4 m
27. }
    
28. 
    
29. /**
    & S; a% r; g8 m3 d. a* }8 Z2 {* D
30.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    
31.   * @param  无
    . W& V% r0 M5 X7 E) |: F' \8 f
32.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    * p; R( h1 L. q3 Y9 Z& \
33.   */
    ' q  G0 F3 E* L% _' u, I9 ?9 M! b/ h
34. uint32_t SysTick_Init(void)
    2 T/ j5 B' t) w! i- h) ]* q5 t! `
35. {
    
36. /* 设置定时周期为1us  */
    
37. if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    
38.     {
    
39. /* Capture error */
    5 c) ^7 _" q# O* A1 V8 [/ D
40. return (1);
    
41.     }
    ( U& Z% X& {6 C( E) H4 I
42. 
      W' R' g, y% q9 Z- o
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);
    
46. }
    
47. 
    $ h) ^, T" |: V5 [1 P7 c/ Y6 c
48. /**
    
49.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    1 N! F( s9 R2 c/ O& [) l
50.   * @param
    
51.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    6 F  r7 C  a- n2 E: `: r4 D
52.   * @retval  无
    
53.   */
    2 g- _; S1 H. i# ~
54. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    + f- [- a3 a( K7 u; U
55. {     
    
56. /* 清零计数器并使能滴答定时器 */
    
57.     SysTick->VAL   = 0;  
    5 [! r0 x/ x1 K% l3 P' o: C! e7 Q$ p  y
58.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    9 [8 z8 k' Y: p3 Y
59. 
    
60. for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    
61.     {
    3 V; x# u0 E) u; Y" M  i6 A
62. /* 等待一个延时单位的结束 */
    
63. while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    : q$ [" D1 j4 t
64.     }
    
65. 
    0 D7 X3 i) [3 _0 J  X
66. /* 关闭滴答定时器 */
    
67.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    
68. }</font>

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5 X: |- v% P) i; w. M

    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
   1 P) H: N8 R& ?' j- B. ]
2. #define    __GPIO_H
   
3. 
   - M" Z; V1 ^4 a1 G
4. #include "stm32f10x.h"
   2 a& q4 g; G: \
5. 
   
6. #define     LOW          0
   9 m. q! X1 m9 O3 \
7. #define     HIGH         1
   
8. 
   $ _3 @8 v) {+ |$ \0 D/ F
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   
10. #define TX(a)                if (a)    \
    5 W! f% m! I/ A' s6 E) l# i
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    
12. else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    + L+ p% D# g" U3 N: N* w- k7 q* T
14. void GPIO_Config(void);
    % L+ b) g7 v$ U. X
15. 
    
16. #endif
    
17. 
    
18. #include "gpio.h"
    3 V9 `& R9 f# m
19. 
    # N9 o  V" F0 {2 ]) |& \
20. /**
    ' k4 |# C6 n1 g8 v8 f& e( |
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    
23.   * @retval 无
    
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    * j. L' X& L/ Y) r4 w% @+ S0 G+ K
26. {        
    
27. /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    5 p1 ?- m. V5 x. D! s( \
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
29. 
    8 r% X3 a; C, c5 C9 m
30. /*开启LED的外设时钟*/
    
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    - I; I- d2 M: k) k& U/ _
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>

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2 P  {" U  }* o# l( B

    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
9 K2 y+ s$ Q, @8 ]9 B# j1 \- {8 X

    Delay_us函数使用STM32定时器2实现：

1. <font face="Tahoma" color="#000000">#include "timer.h"
   $ ^+ ~" U2 i0 A: Z( }4 N7 n
2. 
     d/ X) r- Q' i; V4 p! E( f" Y$ O
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. 
   
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   ; L& J) _9 g' r/ x% f
10. 
    ; g% J: F4 p& C* L4 ]
11. /**
    6 a; j2 j# z$ i3 ]
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    
13.   * @param  无
    
14.   * @retval 无
    + A# t) ?* t" m9 l/ t* D/ }( m
15.   */
    2 E3 h+ f: O; M+ t+ }; p
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    
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);
    : k9 U& d) V" ^, i+ e9 j$ X
22. 
    
23. /* Time base configuration */
    # `5 u( |; l/ b5 T# X
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    , i% B$ \5 H) [, a$ [
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28. 
    3 O. ?- A0 P& D" Q6 p: C/ @
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    ' a. m8 y. u9 `) p
30. 
    + t/ ^% N' E+ S- C1 N7 A, i# k
31. /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    ( g7 Z) R8 W) s  O* v
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    ; Z! q4 N- U$ Z. T! J( U! \$ p$ d
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
34. }
    + f( }: b9 L" x/ ]
35. 
    * ~2 W, o' C$ |% C1 e7 l
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
    8 n' _$ f( R6 Z' i1 g1 {& t
40.   * @retval  无
    3 d$ U% q1 H2 R
41.   */
    0 O1 _; P& X( b6 u, @; R8 J
42. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    " }- l3 a+ ]/ V: B0 Y/ [* c# O
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--)
    6 B9 C7 r" C6 }, h9 N& h% H
49.     {
    
50. /* 等待一个延时单位的结束 */
    - ]7 k- R' |6 p) b. O
51. while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
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"
   ' W) |& E. V; Q  F1 i
2. #include "Timer_Drive.h"
   8 j, s& q. }7 }1 p
3. #include "gpio.h"
   
4. #include "systick.h"
   8 n3 P( x$ i( B' u0 V
5. 
   * ^5 y+ R& a; b5 i
6. TimingVarTypeDef Time;
   
7. 
   % L  v" G+ G/ y& |5 Q/ s& H
8. int main(void)
   ' n7 P6 B- q2 ?; G% ~5 J! u& l: L0 R$ e
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    ! j1 U, q" w% ]1 C
11.     SysTick_Init();
    " G  e5 k: k7 R7 _1 d( I: q
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    
13. 
    
14. for(;;)
      W4 A  R! w' d
15.     {
    
16.         SysTick_Time_Start();
    1 Y! ]; b/ u6 M/ H+ [& I
17.         Delay_us(1000);
    
18.         SysTick_Time_Stop();
    9 f! k# R2 F; H$ ]1 c$ q0 Z
19.     }     
    # H; ]4 p* Z* m6 z. |6 g
20. }</font>

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. m" e/ O# b/ n

    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。