單片機編程者需要知道自己的程序需要花費多長時間、while周期是多少、delay延時是否真如函數(shù)功能描述那樣精確延時。很多時候，我們想知道這些參數(shù)，但是由于懶惰或者沒有簡單的辦法，將這件事推到“明天”。筆者提出了一種簡便的測試方法，可以解決這些問題。
測試代碼的運行時間的思路：
使用單片機內部定時器，在待測程序段的開始啟動定時器，在待測程序段的結尾關閉定時器。為了測量的準確性，要進行多次測量，并進行平均取值。
借助示波器的方法是：在待測程序段的開始階段使單片機的一個GPIO輸出高電平，在待測程序段的結尾階段再令這個GPIO輸出低電平。用示波器通過檢查高電平的時間長度，就知道了這段代碼的運行時間。顯然，借助于示波器的方法更為簡便。
以下內容為這兩種方案的實例，以STM32為測試平臺。如果讀者是在另外的硬件平臺上測試，實際也不難，思路都是一樣的，自己可以編寫對應的測試代碼。
借助示波器方法的實例
Delay_us函數(shù)使用STM32系統(tǒng)滴答定時器實現(xiàn)
#include "systick.h"
/* SystemFrequency / 1000 1ms中斷一次
* SystemFrequency / 100000 10us中斷一次
* SystemFrequency / 1000000 1us中斷一次
*/
#define SYSTICKPERIOD 0.000001
#define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD)
/**
* @brief 讀取SysTick的狀態(tài)位COUNTFLAG
* @param 無
* @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 配置系統(tǒng)滴答定時器 SysTick
* @param 無
* @retval 1 = failed, 0 = successful
*/
uint32_t SysTick_Init(void)
{
/* 設置定時周期為1us */
if (SysTick_Config(SystemCoreClock / SYSTICKFREQUENCY))
{
/* Capture error */
return (1);
}
/* 關閉滴答定時器且禁止中斷 */
SysTick->CTRL &= ~ (SysTick_CTRL_ENABLE_Msk | SysTick_CTRL_TICKINT_Msk);
return (0);
}
/**
* @brief us延時程序,10us為一個單位
* @param
* @arg nTime: Delay_us( 10 ) 則實現(xiàn)的延時為 10 * 1us = 10us
* @retval 無
*/
void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
{
/* 清零計數(shù)器并使能滴答定時器 */
SysTick->VAL = 0;
SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
for( ; nTime > 0 ; nTime--)
{
/* 等待一個延時單位的結束 */
while(SysTick_GetFlagStatus() != SET);
}
/* 關閉滴答定時器 */
SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}
檢驗Delay_us執(zhí)行時間中用到的GPIO(gpio.h、gpio.c)的配置
#ifndef __GPIO_H
#define __GPIO_H
#include "stm32f10x.h"
#define LOW 0
#define HIGH 1
/* 帶參宏，可以像內聯(lián)函數(shù)一樣使用 */
#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 無
* @retval 無
*/
void GPIO_Config(void)
{
/*定義一個GPIO_InitTypeDef類型的結構體*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/*開啟LED的外設時鐘*/
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函數(shù)中檢驗Delay_us的執(zhí)行時間
#include "systick.h"
#include "gpio.h"
/**
* @brief 主函數(shù)
* @param 無
* @retval 無
*/
int main(void)
{
GPIO_Config();
/* 配置SysTick定時周期為1us */
SysTick_Init();
for(;;)
{
TX(HIGH);
Delay_us(1);
TX(LOW);
Delay_us(100);
}
}
示波器的觀察結果
可見Delay_us(100)，執(zhí)行了大概102us，而Delay_us(1)執(zhí)行了2.2us。
更改一下main函數(shù)的延時參數(shù)
int main(void)
{
/* LED 端口初始化 */
GPIO_Config();
/* 配置SysTick定時周期為1us */
SysTick_Init();
for(;;)
{
TX(HIGH);
Delay_us(10);
TX(LOW);
Delay_us(100);
}
}
示波器的觀察結果
可見Delay_us(100)，執(zhí)行了大概101us，而Delay_us(10)執(zhí)行了11.4us。
結論：此延時函數(shù)基本上還是可靠的。
使用定時器方法的實例
至于使用定時器方法，軟件檢測程序段的執(zhí)行時間，程序實現(xiàn)思路見STM32之系統(tǒng)滴答定時器。筆者已經(jīng)將檢查軟件的使用封裝成庫，使用方法在鏈接文章中也有介紹。我們這里只做一下簡要的實踐活動。
Delay_us函數(shù)使用STM32定時器2實現(xiàn)
#include "timer.h"
/* SystemFrequency / 1000 1ms中斷一次
* SystemFrequency / 100000 10us中斷一次
* SystemFrequency / 1000000 1us中斷一次
*/
#define SYSTICKPERIOD 0.000001
#define SYSTICKFREQUENCY (1/SYSTICKPERIOD)
/**
* @brief 定時器2的初始化,，定時周期1uS
* @param 無
* @retval 無
*/
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);
/* 設置更新請求源只在計數(shù)器上溢或下溢時產(chǎn)生中斷 */
TIM_UpdateRequestConfig(TIM2,TIM_UpdateSource_Global);
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
}
/**
* @brief us延時程序,10us為一個單位
* @param
* @arg nTime: Delay_us( 10 ) 則實現(xiàn)的延時為 10 * 1us = 10us
* @retval 無
*/
void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
{
/* 清零計數(shù)器并使能滴答定時器 */
TIM2->CNT = 0;
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
for( ; nTime > 0 ; nTime--)
{
/* 等待一個延時單位的結束 */
while(TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update) != SET);
TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
}
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
}
在main函數(shù)中檢驗Delay_us的執(zhí)行時間
#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();
}
}
怎么去看檢測結果呢
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