手把手教你，获取单片机代码运行时间的方法

单片机编程者需要知道自己的程序需要花费多长时间、while周期是多少、delay延时是否真如函数功能描述那样精确延时。

很多时候，我们想知道这些参数，但是由于懒惰或者没有简单的办法，将这件事推到“明天”。笔者提出了一种简便的测试方法，可以解决这些问题。

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。

以下内容为这两种方案的实例，以STM32为测试平台。如果读者是在另外的硬件平台上测试，实际也不难，思路都是一样的，自己可以编写对应的测试代码。

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：

#include "systick.h" /* SystemFrequency / 1000    1ms中断一次
 * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
 * SystemFrequency / 1000000 1us中断一次
 */ #define SYSTICKPERIOD                    0.000001 #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD) /**
  * @brief  读取SysTick的状态位COUNTFLAG
  * @param  无
  * @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).
  */ static FlagStatus SysTick_GetFlagStatus(void) { if(SysTick->CTRL&SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk) 
    { return SET;
    } else { return RESET;
    }
} /**
  * @brief  配置系统滴答定时器 SysTick
  * @param  无
  * @retval 1 = failed, 0 = successful
  */ uint32_t SysTick_Init(void) { /* 设置定时周期为1us  */ if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY)) 
    { /* Capture error */ return (1);
    } /* 关闭滴答定时器且禁止中断  */ SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk); return (0);
} /**
  * @brief   us延时程序,10us为一个单位
  * @param  
  *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
  * @retval  无
  */ void Delay_us(__IO uint32_t nTime) { /* 清零计数器并使能滴答定时器 */ SysTick->VAL   = 0;  
    SysTick->CTRL |=  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    { /* 等待一个延时单位的结束 */ while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
    } /* 关闭滴答定时器 */ SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
		

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

#ifndef __GPIO_H #define __GPIO_H #include "stm32f10x.h" #define LOW          0 #define HIGH         1 /* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */ #define TX(a) if (a)    \
                                            GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);\ else \
                                            GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0) void GPIO_Config(void); #endif 
#include "gpio.h"  /**
  * @brief  初始化GPIO
  * @param  无
  * @retval 无
  */ void GPIO_Config(void) { /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /*开启LED的外设时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); 
                                                           
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;    
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);    
}
		

			在main函数中检验Delay_us的执行时间：
		

#include "systick.h" #include "gpio.h" /**
  * @brief  主函数
  * @param  无  
  * @retval 无
  */ int main(void) {    
    GPIO_Config(); /* 配置SysTick定时周期为1us */ SysTick_Init(); for(;;)
    {
        TX(HIGH); 
        Delay_us(1);
        TX(LOW);
        Delay_us(100);
    }     
}
		

			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：
		

int main(void) { /* LED 端口初始化 */ GPIO_Config(); /* 配置SysTick定时周期为1us */ SysTick_Init(); for(;;)
    {
        TX(HIGH); 
        Delay_us(10);
        TX(LOW);
        Delay_us(100);
    }     
}
		

			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 
		

		

			至于使用定时器方法，软件检测程序段的执行时间，程序实现思路见STM32之系统滴答定时器：
		

		

			
			

				http://www.cnblogs.com/amanlikethis/p/3730205.html 
			

		

		

			笔者已经将检查软件的使用封装成库，使用方法在链接文章中也有介绍。我们这里只做一下简要的实践活动。
		

		

			Delay_us函数使用STM32定时器2实现：
		

#include "timer.h" /* SystemFrequency / 1000            1ms中断一次
 * SystemFrequency / 100000     10us中断一次
 * SystemFrequency / 1000000         1us中断一次
 */ #define SYSTICKPERIOD                    0.000001 #define SYSTICKFREQUENCY            (1/SYSTICKPERIOD) /**
  * @brief  定时器2的初始化,，定时周期1uS
  * @param  无
  * @retval 无
  */ void TIM2_Init(void) {
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure; /*AHB = 72MHz,RCC_CFGR的PPRE1 = 2，所以APB1 = 36MHz,TIM2CLK = APB1*2 = 72MHz */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); /* Time base configuration */ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SystemCoreClock/SYSTICKFREQUENCY -1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
    
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); /* 设置更新请求源只在计数器上溢或下溢时产生中断 */ TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global); 
    TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
} /**
  * @brief   us延时程序,10us为一个单位
  * @param  
  *        @arg nTime: Delay_us( 10 ) 则实现的延时为 10 * 1us = 10us
  * @retval  无
  */ void Delay_us(__IO uint32_t nTime) { /* 清零计数器并使能滴答定时器 */ TIM2->CNT   = 0;  
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); for( ; nTime > 0 ; nTime--)
    { /* 等待一个延时单位的结束 */ while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
     TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    }

    TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
}
		

			在main函数中检验Delay_us的执行时间：
		

#include "stm32f10x.h" #include "Timer_Drive.h" #include "gpio.h" #include "systick.h" TimingVarTypeDef Time; int main(void) {    
    TIM2_Init();    
    SysTick_Init();
    SysTick_Time_Init(&Time); for(;;)
    {
        SysTick_Time_Start(); 
        Delay_us(1000);
        SysTick_Time_Stop();
    }     
}






		

			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。
		
		

			综合对比，推荐使用示波器方法。
		
  

 

 来源： w ww.cnblogs.com/amanlikethis/p/3990826.html