如何测量代码运行时间

2023-02-27

代码测量定时器

01示波器测量一段代码运行时间第一时间想到的当然是示波器了，在测量开始的代码前面拉高某个GPIO，在结束测量的位置拉低这个GPIO，直接使用示波器查看这个GPIO的高电平时间长度即可，就是我们要测量的这段代码的运行时间。那么直接上示例，为了模拟代码运行一段时间，这里我直接采用之前文章《STM32的四

01示波器

测量一段代码运行时间第一时间想到的当然是示波器了，在测量开始的代码前面拉高某个GPIO，在结束测量的位置拉低这个GPIO，直接使用示波器查看这个GPIO的高电平时间长度即可，就是我们要测量的这段代码的运行时间。

那么直接上示例，为了模拟代码运行一段时间，这里我直接采用之前文章《STM32的四种延时方法》直接延时。

while (1) 
{ 
  GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);  //熄灭LED灯                      
  delay_ms(500);//延时500ms 
  GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);//点亮LED灯                      
  delay_ms(500);//延时500ms 
} 
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延时500ms时波形如下：

当修改代码，延时100ms时。

while (1) 
{ 
  GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);  //熄灭LED灯                      
  delay_ms(100);//延时100ms 
  GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);//点亮LED灯                      
  delay_ms(100);//延时100ms 
} 
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波形如下：

测量准确无误，但是他的缺点也很明显啊，需要示波器，示波器一般很笨重的，即使是轻便的示波器，也需要接硬件，还是很麻烦的，而且需要一个空闲的GPIO，测量的这段代码中，不能使用到这个GPIO。

02定时器测量

定时器不仅仅我们可以实现我们之前讲解的《基础定时功能》《PWM输出功能》《输入捕获功能》《触摸按键功能》，还可以用于测量一段代码的运行时间。在学习使用定时器测量代码运行时间之前，如果对定时器不了解的同学先看刚刚提到的定时器的文中，重点文章《STM32基础定时器简介》。本篇文章不再讲解定时器的基础功能。

定时器本质上就是向上累加的计数器(如果配置成向上计数时)，所以我们在测量开始的代码前面读取定时器的计数器，在结束测量的位置再读取定时器的计数器，获得两次的差值，这样就可以计算出这段代码的运行的时间。这就是简单的原理，下面直接撸代码。

首先配置定时器，这里我使用定时器3，配置定时器的计数器每增加1，表示100us。并且将溢出值设置为最大。

void TIM_Config(void) 
{ 
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure; 
  /* TIM3 clock enable */ 
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); 
   
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF-1; 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (uint16_t) ((SystemCoreClock / 2) / 10000) - 1; 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV2; 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 
  TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); 
  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); 
} 
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测量代码运行时间的代码如下，这里进行了防溢出的处理。

while (1) 
{ 
  GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);  //熄灭LED灯                      
  delay_ms(100);//延时100ms 
  GPIO_ResetBits(GPIOE,GPIO_Pin_4);//点亮LED灯 
  old_counter = TIM_GetCounter(TIM3); 
  delay_ms(100);//延时100ms 
  couter_current = TIM_GetCounter(TIM3); 
  if(couter_current > old_counter) 
    counter = couter_current - old_counter; 
  else 
    counter = couter_current + 0XFFFF - old_counter; 
  time_ms = counter / 10; 
} 
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上述代码延时100ms，通过定时器测量结果同样为100ms，准确无误。如下所示：

这样有的同学可能已经联想到了，上述代码完全可以封装成一个函数如下：

float Time_Difference_ms(void) 
{ 
  static uint32_t old_counter; 
  uint32_t counter,couter_current; 
  couter_current = TIM_GetCounter(TIM3); 
  if(couter_current > old_counter) 
    counter = couter_current - old_counter; 
  else 
    counter = couter_current + 0XFFFF - old_counter; 
  old_counter = couter_current; 
  return (counter / 10); 
} 
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这样就可以实现，测量两次调用这个接口的是时间差，如下，可以准确测得两次调用Time_Difference_ms这个函数的时间差是100ms。

上述代码经过封装，可以测量代码两次运行到相同位置的时间差。将程序再进化一下。

float Time_Difference_ms(uint8_t flg) 
{ 
  static uint32_t old_counter[5]; 
  uint32_t counter,couter_current; 
  couter_current = TIM_GetCounter(TIM3); 
  if(couter_current > old_counter[flg]) 
    counter = couter_current - old_counter[flg]; 
  else 
    counter = couter_current + 0XFFFF - old_counter[flg]; 
  old_counter[flg] = couter_current; 
  return (counter / 10); 
} 
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