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. #include "systick.h"
   * }: q5 X. B  `# u4 |7 m
2. 
   & `5 n4 `0 _0 I9 |) v
3. /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
   2 d1 y) s2 g. |& Z
4. * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
   - q% C! r+ w) l( H2 e% @, Z
5. * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
   
6. */
   
7. 
   . [7 i. H7 r+ n! P! F  t9 s
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   ( M4 V& G0 |2 R3 _& B) `
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   
10. 
    # p" D2 f. I7 M
11. /**
    - y5 x& M4 ]0 k3 Y) P5 c) E
12.   * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
    # e9 f( u- T2 P' K& j
13.   * @param  无
    4 \5 W& n5 D. o0 V% j
14.   * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
    
15.   */
    
16. static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void)
    ) @: s5 g7 x0 O% y
17. {
    
18.     if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)
    
19.     {
    % N& s& Q7 w; U, m3 p7 j( N( B
20.         return SET;
    6 y2 n% P. m5 ^3 i4 G
21.     }
    
22.     else
    
23.     {
    
24.         return RESET;
    ( U' R( v4 B7 F: @1 V3 d
25.     }
    
26. }
    
27. 
    
28. /**
    " I5 u) N1 n, u4 N( U2 m2 i. E
29.   * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
    : x7 R: a+ |  [% _( L
30.   * @param  无
    
31.   * @retval 1 = failed, 0 = successful
    " B' l: r* r; K
32.   */
    9 S% R- L. }8 x6 q2 x
33. uint32_t SysTick_Init(void)
    
34. {
    
35.        /* 设置定时周期为1us  */
    , Y+ R7 a5 `, G" w5 t" J
36.     if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
    
37.     {
    + ^7 w, C6 C+ b2 m& x/ B$ U2 Q
38.         /* Capture error */
    
39.         return (1);
    
40.     }
    
41. 
    7 A' ^, p" ~$ @" L
42.     /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */
    & S- i' `7 Y0 ^7 W3 a3 O
43.     SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);                                                  
    
44.     return (0);
    ( k& T0 O% b5 A4 D, Y
45. }
    
46. 
    
47. /**
    6 ^* U, C) s% k& F9 {
48.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
49.   * @param  
    
50.   *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
    # l/ q1 a2 T4 b, Q# T3 |9 B7 D
51.   * @retval  无
    / K/ k9 K1 @* ^/ [, d& s
52.   */
    $ N+ _! @# I% S" |
53. void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
    
54. {     
    
55.     /* 清零计数器并使能滴答定时器 */  
    
56.     SysTick->VAL   = 0;  
    8 W/ w4 B% N% U/ K
57.     SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;     
    3 r7 O7 X+ e7 N8 t' E/ B  f9 G/ _
58. 
    ' o; k0 j, C+ ]( H- K
59.     for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    ( N+ i- W9 |6 {% r
60.     {
    
61.      /* 等待一个延时单位的结束 */
    
62.      while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    
63.     }
    
64. 
    . o9 M9 \6 ]7 g# [* Q5 B! S3 |
65.     /* 关闭滴答定时器 */
    
66.     SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
    5 m9 K9 B" O6 y) i7 e
67. }

复制代码

    检验Delay_us执行时间中用到的GPIO(gpio.h、gpio.c)的配置：

1. #ifndef __GPIO_H
   . i8 S" n4 [$ r" u- _1 j
2. #define    __GPIO_H
   0 a9 ?0 N! M; D- f
3. 
   
4. #include "stm32f10x.h"
   9 b1 `# \# m/ B0 g- {. C
5. 
   
6. #define     LOW          0
   7 X! z* i) r  q4 ~
7. #define     HIGH         1
   
8. 
   9 {$ r7 Q6 c% Z1 M, u7 J
9. /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
   ( P2 d2 F% E+ W, V% {* o
10. #define TX(a)                if (a)    \
    
11.                                             GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\
    7 [. n' k: |# j" [% N2 n9 X: y/ \
12.                                         else        \
    
13.                                             GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0)
    
14. void GPIO_Config(void);
    4 F- @( k5 l& r' I, ~( z+ V! B
15. 
    
16. #endif
    
17. 
    
18. #include "gpio.h"   
    3 _. X# f& y4 Q  ~% E5 Z; d
19. 
    
20. /**
    
21.   * @brief  初始化GPIO
    
22.   * @param  无
    ) E1 ]/ Z- ~% ~- f9 Q
23.   * @retval 无
    
24.   */
    
25. void GPIO_Config(void)
    $ l$ [0 Z" U* O6 n
26. {        
    
27.         /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    
28.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
29. 
    * e* h+ P+ U$ \# x9 s& c% `- f
30.         /*开启LED的外设时钟*/
    . Q3 t7 u) l$ w
31.         RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    & G; e. ^& n+ }0 q' M
32.                                                            
    
33.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;   
    
34.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
    6 f  c* I' N" a7 G$ W( v
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    / z4 s1 [0 i( v: ^3 y
36.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    : L3 R& J( B: v( \
37. }

复制代码

    在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. #include "systick.h"
   
2. #include "gpio.h"
   
3. 
   
4. /**
   ) E" h6 h% R7 x
5.   * @brief  主函数
   
6.   * @param  无  
   % X9 \% F) T0 g
7.   * @retval 无
   ( Y5 P; P/ L* c" H2 D) V
8.   */
   / `; k  T$ b+ L' \+ [( L7 D$ j( }
9. int main(void)
   1 X4 v( b: z6 v' q* U7 s0 T+ h2 w+ W) Q
10. {   
    3 l4 j) u* P% d! e7 C( Z
11.     GPIO_Config();
    
12. 
    ! S- |2 H" z, f" B/ s- S2 @7 a" _8 h& h
13.     /* 配置SysTick定时周期为1us */
    
14.     SysTick_Init();
    
15. 
    
16.     for(;;)
      V4 ]& i( ]6 r/ u
17.     {
    / m; M# A- |; H7 K( \. L) g( }
18.         TX(HIGH);
    . p, L7 Q$ m! o$ L& _& V
19.         Delay_us(1);
    # Z0 x6 W2 d; V/ P0 @$ R, p
20.         TX(LOW);
    ( k$ [: u2 q6 I* R% h
21.         Delay_us(100);
    
22.     }     
    $ g! N9 t; C2 G& H/ w4 ]6 d
23. }

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    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：

1. int main(void)
   ' h$ F4 p8 q! L# h9 f
2. {   
   
3.     /* LED 端口初始化 */
   
4.     GPIO_Config();
   
5. 
   ' L% p* g( q4 ?8 Y8 e7 S; p, ^
6.     /* 配置SysTick定时周期为1us */
   # M! s+ g' D) U: ?9 ]# ]
7.     SysTick_Init();
   ( W  ~9 n. R* s+ o
8. 
   & s  d5 }% J. G+ d8 l
9.     for(;;)
   + G, i; z: e" B8 N6 f( i0 c# Y
10.     {
    . q' }/ a% i$ b& x: h/ T
11.         TX(HIGH);
    ' X  R- M( a: ~$ G( b! L$ o8 q
12.         Delay_us(10);
    5 D& L3 ]$ I, ~, K* O' ]
13.         TX(LOW);
    
14.         Delay_us(100);
    ) H/ A% \# i2 P" ^- `& f
15.     }     
    3 B# f. \3 {' b  w/ P
16. }

复制代码

    示波器的观察结果：

2 e: l2 `/ V% r% O( F+ w- n

    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. #include "timer.h"
   6 N- }! i. R" Q
2. 
   
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 ~4 [; h0 ~8 i, K4 r* T
6. */
   
7. 
   / X$ |. R$ V' d4 w) x" Z; l
8. #define SYSTICKPERIOD                    0.000001
   
9. #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD)
   ( W# O0 H% n1 N  }* e8 `
10. 
    % {: S8 q5 m/ k: A8 ?
11. /**
    6 c: Y) |" i! V5 y; f
12.   * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
    
13.   * @param  无
    
14.   * @retval 无
    
15.   */
    / Q' U: `9 w  V4 p; E( i
16. void TIM2_Init(void)
    
17. {
    
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
19. 
    0 J- r$ `0 x5 D0 H, X* r% ]' O
20.     /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
      I  l& s8 I6 h0 K7 R& R" U
22.    
    
23.     /* Time base configuration */         
    9 R/ ]  ?: ^; E4 Z$ Q
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    2 t8 F$ r1 l8 `6 b( i: K9 {2 |
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
26.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    $ P& D, G( v. h1 p
27.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
28.    
    . m% o, n: i) K& @" l
29.     TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);
    
30.    
    ! j) b6 E. Y! H+ R  G5 ], j" k
31.     /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */
    & y3 R$ i' L5 w4 @  m* Y7 m3 i1 G
32.     TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
    , u/ U* s# k- G5 u" a( l
33.     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
34. }
    ) g% x- u$ G1 S% s8 H4 ?
35. 
    8 m# O6 U1 l6 I1 b6 N7 z
36. /**
    % r2 }+ F1 A+ B
37.   * @brief   us延时程序,10us为一个单位
    
38.   * @param  
    % [9 _9 |! G/ W" g$ W9 T6 I, V* ]
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;  
    
46.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);     
    
47. 
    # A: \( D& o6 g3 ~- x
48.     for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    ( P# W2 _5 ~: U5 p5 \, F- W
49.     {
    
50.      /* 等待一个延时单位的结束 */
    & _# A/ W6 ^1 o; Y
51.      while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
    
52.      TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    
53.     }
    ' M3 A) P& x7 n/ l+ h  E& r
54. 
    3 V! T4 B- T5 a$ O' q2 b; o. _' i1 I
55.     TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
    
56. }

复制代码

+ U- i: Z2 Y$ p

    在main函数中检验Delay_us的执行时间：

1. #include "stm32f10x.h"
   $ e' X6 T* Z* Y: O- G( l5 u
2. #include "Timer_Drive.h"
   
3. #include "gpio.h"
   $ Y. R0 Z: D! U0 o6 K" d$ B
4. #include "systick.h"
   
5. 
   
6. TimingVarTypeDef Time;
   % u8 {& s% }4 {; z* w' {
7. 
   
8. int main(void)
   
9. {   
   
10.     TIM2_Init();   
    ( ~" N4 [1 X) v* O6 c9 j
11.     SysTick_Init();
    
12.     SysTick_Time_Init(&Time);
    " y, d0 |7 G) u- a
13.    
    0 ?# r3 v8 k) N5 `+ w
14.     for(;;)
    
15.     {
    " m1 [- ?' r* d
16.         SysTick_Time_Start();
    
17.         Delay_us(1000);
    
18.         SysTick_Time_Stop();
    
19.     }     
    
20. }

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。

1 Q. d* _5 {6 T+ t) @( H/ _, @6 f8 w

    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。