基于通過寄存器和調(diào)用庫函數(shù)的方式，對比測試STM32讀寫IO時(shí)間

本文分別通過操作寄存器和調(diào)用庫函數(shù)的方式，對比測試STM32讀寫IO時(shí)間。

硬件環(huán)境

主控芯片：STM32F103ZET6

外部晶振：8MHZ

系統(tǒng)主頻：72MHZ

1.操作寄存器的方式讀取IO

軟件在線調(diào)試界面

?

示波器輸出波形

分析：在while（1）中循環(huán)翻轉(zhuǎn)PA3輸出電平。

通過在線調(diào)試的方式，可以看出1條C語句：GPIOA -> BSRR = 1<<3;//PA3輸出高電平

對應(yīng)3條匯編指令：MOVS r0,#0x08 ;把立即數(shù)0x08傳送給寄存器r0

LDRr1,[PC,#8] ;從地址（PC+8）處讀取一個字到寄存器r1

STRr0,[r1,#0x00] ;把r0中的低字節(jié)存儲到地址(r1+0)處

由于Cortex-M3的大部分匯編指令均為單周期指令，理論上PA3輸出高電平為3個時(shí)鐘周期，

即3*（1/72）us = 42ns,經(jīng)示波器實(shí)測輸出高電平時(shí)間約為：42ns左右。

注意：示波器實(shí)測輸出低電平時(shí)間明顯比輸出高電平時(shí)間長，原因每一次循環(huán)結(jié)束，都要進(jìn)行新一次while循環(huán)判斷，即while(1)判斷也要浪費(fèi)時(shí)間的，差不多8個指令周期左右。

2.調(diào)用庫函數(shù)的方式讀取IO

軟件在線調(diào)試界面

示波器輸出波形

分析：在while（1）中循環(huán)翻轉(zhuǎn)PA3輸出電平。

通過在線調(diào)試的方式，可以看出1條C語句：GPIO_SetBits(GPIOA , GPIO_Pin_3);//PA3 = 1

對應(yīng)的匯編指令為：MOVSr1,#0x08

LDRr0,[pc,#12]

BL.WGPIO_SetBits(0x080002FE)

其中第3條匯編指令為跳轉(zhuǎn)指令，即跳轉(zhuǎn)到函數(shù)GPIO_SetBits()的地址處繼續(xù)執(zhí)行。

執(zhí)行GPIO_SetBits(GPIOA , GPIO_Pin_3);//PA3 = 1所用的時(shí)間通過示波器可以測出來。

從示波器輸出波形來看，波形周期為708ns,減去while(1)循環(huán)跳轉(zhuǎn)指令110ns,則通過調(diào)用庫函數(shù)輸出高低電平用時(shí)約為300ns,為21個時(shí)鐘周期，比直接操作寄存器多用時(shí)約260ns。

3.STM32中斷時(shí)間測試

使能滴答定時(shí)器Systick,配置每1us產(chǎn)生一次中斷，中斷服務(wù)函數(shù)為空，測試從產(chǎn)生中斷、保護(hù)現(xiàn)場、進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)、到恢復(fù)現(xiàn)場所用時(shí)間。

軟件在線調(diào)試界面

示波器輸出波形

由示波器輸出波形可以計(jì)算出保存現(xiàn)場、進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)、恢復(fù)現(xiàn)場的時(shí)間為（475-195）約280ns,約為20個時(shí)鐘周期。配置滴答定時(shí)器不同中斷周期，經(jīng)實(shí)測最小周期為1us時(shí)，即計(jì)數(shù)72個，能夠正常進(jìn)入中斷，程序正常。若定時(shí)周期小于1us，則定時(shí)時(shí)間不準(zhǔn)確，定時(shí)周期接近于1us,原因分析為定時(shí)時(shí)間太短，內(nèi)核來不及響應(yīng)中斷。