獲取單片機運行時間

測試代碼的運行時間的兩種方法
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函數使用STM32系統(tǒng)滴答定時器實現：

#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 ) 則實現的延時為 10 * 1us = 10us
  * @retval  無
  */
void Delay_us(__IO uint32_t nTime)
{     
    /* 清零計數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，可以像內聯函數一樣使用 */
#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函數中檢驗Delay_us的執(zhí)行時間：

#include "systick.h"
#include "gpio.h"

/**
  * @brief  主函數
  * @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);
    }     
}

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函數的延時參數：

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：

軟件測試方法
操作起來復雜，由于在原代碼基礎上增加了測試代碼，可能會影響到原代碼的工作，測試可靠性相對較低。由于使用32位的變量保存systick的計數次數，計時的最大長度可以達到2^32/72M = 59.65 s。

示波器方法
操作簡單，在原代碼基礎上幾乎沒有增加代碼，測試可靠性很高。由于示波器的顯示能力有限，超過1s以上的程序段，計時效果不是很理想。但是，通常的單片機程序實時性要求很高，一般不會出現程序段時間超過秒級的情況。

審核編輯 黃昊宇