带你扯扯，如何测量程序运行时间？

行者～ABC · 发表于 2020-7-16 09:53

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程序的运行时间，对一个系统比较重要。有的地方要求精确延时Nus，有的地方要求程序运行时间不能超过Nus。

所以，今天给大家分享一些常见测量程序（任务）运行时间的方法。

0、为什么需要测定程序运行时间？
软件的时效性决定着系统的快速性，这一句话的前提是在不考虑硬件的限制。不过对于我们大部分项目而言，而是真正限制系统反应速度的还是硬件资源等。

比如说我们真实世界与数字世界的窗口-AD采样芯片，我们都需要通过感知外界的一些反馈来对我们的系统做出正确的决策，那么AD芯片的转化速度就成了决定该反馈的速度，进而影响着我们的系统。

再比如，我们要运行一段算法，我们都期待越快越好，但这段算法会牵涉传感器的采集处理。那么这其中要综合考虑传感器采集的最大速率等问题。

所以，我们在项目研发初期就要考虑一些地方程序运行的时间问题。下面为大家总结日常的测量方法，供大家学习参考。

1、IO翻转示波器测量法
该方法简单方便，在测量的起始位置，设置IO为一种状态（低）；在测量的结束位置，设置IO为另一个状态（高）。

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TEST_IO_LOW();

//被测量代码start

//······

//被测量代码end

TEST_IO_HIGH();

这种测量方法要考虑添加的IO语句会占用一定时间（具体与你处理器能力有关），比如72M的STM32F1，一个IO翻转，应该在几十ns。
2、捕获IO测量法
该方法其实和示波器法类似，都属于外部测量方法，不过该方法的好处是能够弥补任务运行时间变化较大导致示波器测量显示难以辨识最长时间的问题。
大体实现思路我们可以把IO翻转信号看成一个脉冲宽度来进行测量，只需要通过编程在用另外一款尽量高端的或者是主频更高的芯片通过捕获功能结合定时器进行时间记录即可，这样我们既可以获得程序运行的时间，还可以通过编程的思路，进行一段长时间内的脉宽的最大值、平均值等来更好的表征程序运行的状况。
该方法的缺点该办法的精度等得由外部芯片来决定，不过对于大部分应用是满足的。

3、内部定时器法

该方法与上面的捕获IO方法是类似的，在嵌入式系统中经常会遇到时间戳的使用，同时还能获得CPU的利用率，其实方法都是一样的，系统中会开启一个核心定时器，该定时器一般不会受到外部的干扰等，通过该定时器在任务的开头和结尾分别安插标志，从而获得这段时间内的定时器计数，从而计算出程序运行时间。

该方法在我们的小型或者资源不足的芯片上使用得不多，因为我们很少有多余的定时器来进行额外的处理，同时由于定时器处理需要一定的时间，以及一些额外的计算等都会导致测量时间上的误差，如果该误差在能够接受的范围还是可以采用该方法的。

4.仿真器法

目前许多芯片的调试仿真器都会具备测量仿真程序的多方面性能的功能，比如说KEIL或者CCS集成开发环境也都基本支持测量程序运行时间的，一般都是测量断点之间的程序所运行时间，用户需要在开发环境中进行芯片当前的晶振、主频等等方面参数的设置以后基本能够获得一个运行时间结果。