获取单片机运行时间-单片机运行时间计算

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： 复制#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); } }

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：

复制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：

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。

审核编辑 黄昊宇