KEIL 下如何准确测量代码执行时间？

来源：公众号【鱼鹰谈单片机】

作者：鱼鹰Osprey

ID   ：emOsprey

在上篇文章《【深度长文】还是没忍住，聊聊神奇的无锁队列吧！》中，鱼鹰为了测试 % 和 & 两个运算符的效率问题，特意用KEIL 进行了仿真测试，但因为上篇笔记的主角不是它，所以没有深入。

实际上，鱼鹰在《延时功能进化论(合集)》一篇中，也简单介绍了怎么准确测量运行时间，但因为主角还不是它，所以还是没有详细说明。

这次主角终于轮到它了，那务必就要说清楚，争取让大家都用上这个强大的功能。

事实上，这个功能的使用，鱼鹰是准备私藏的，只留给那些支持本公众号的道友的，但考虑到这个功能使用的场合太多，太重要，所以还是公开分享给公众号的各位道友吧（公众号分享的原则是，基础且重要的知识点务必无条件分享，但又要区分对待那些真正支持公众号的道友）。而对于前段时间支持公众号的道友只有一份小笔记提供，后台回复关键字即可领取（评论区查看关键字）

好了，现在说说鱼鹰使用这个功能的历史吧。

相信看了郭天祥老师51视频的道友应该都知道，老师曾多次在视频中介绍了KEIL的代码运行时间功能：

鱼鹰也一直很想用上这个功能，但很不幸的是，我发现这个时间根本就不准确！

郭老师说，这个时间单位是秒（sec），是从单片机运行第一条代码开始计算的，但是当你真正用示波器验证这个时间差（因为不知道单片机什么时候才开始运行，所以只能看时间差）的时候，你会发现这个时间是不准确的。

所以以前鱼鹰在测试一段代码（比如软件延时代码）运行时间的时候，为了确保准确，都会折腾以下步骤：

1、搬来示波器（嗯，挺重的）

2、找好杜邦线（最好测试一下杜邦线的好坏）

3、测试代码前后插入端口输出高低电平代码（输出高低电平让示波器显示）

4、有时代码可能只执行一次，要么修改代码让它循环运行，要么使用示波器的单次触发功能。

当你完成了以上步骤，你才能真正开始你的测试工作。

那么请问各位道友，这些步骤做下来，需要耗费多少时间？

十分钟到半小时差不多吧，如果东西难找，时间更久！

难道没有更好的方式了吗？凭什么那些纯软件的就可以很快的测试代码运行时间，我们就不行？

所以鱼鹰一直记着这个事情，一直想要找到一种方便且简单的测量方法。

直到有一天，鱼鹰完成了 uCOS II 内核感知器的功能，喏，就是这个东西：

鱼鹰才重新思考 KEIL 的时间测量功能。

通过上图鱼鹰可以知道，这个时间相当准确，那么明明 KEIL 可以获得准确时间，为什么这个专门显示时间的功能反而不准了呢？

后来鱼鹰在 KEIL 窗口下（调试窗口）还意外看到了这个东西：

我了个去，还有一个小窗口专门显示呢，然后右击，又出现了这个：

当你认真观察后，发现有好几个选项，但是时间还是那么不准确（单位：秒）。

而鱼鹰在完成了内核感知器的时候，又再一次测试了这个窗口，发现真准（嗯，不能说脏话）。

于此，鱼鹰明白了，不是 KEIL 不能准确显示时间，而是没有设置准确。

那么到底怎么设置呢？鱼鹰想到了《STM32调试利器之ITM》笔记中有一个关键的操作，就是设置内核时钟频率。

所以鱼鹰把默认的10 M改成了f103的72 M，并找来了示波器，一顿操作猛如虎，终于得出了结果。

真准！准到你怀疑人生！

是的，在线仿真下，你只要在常规的仿真器设置下，再加入这个设置，你就能得到你想要的时间。

而软件仿真下，你只要准确设置这个外部晶振频率，你就能很好的测量运行时间（STM32 F103，F4软件仿真效果不行）

那么又该如何测量时间呢？

在寄存器窗口显示的时间是从单片机运行第一条代码开始的时间，这个时间是累计的，如果用这个时间进行测量的话，必须在测试代码前记下时间，然后运行代码后再记录一次时间，两次时间相减，才是代码运行时间。

这个方法不错，但是鱼鹰有更好的方法。

看到那一个个选项了吗？

人家可以重置（Reset）时间，比如鱼鹰现在用t1显示的时间（t0 和 寄存器窗口显示的时间一样，不信你可以看看），只要先重置一下这个t1（最上面那个），然后运行代码后暂停，t1显示的就是这段代码的运行时间了。

这样一来，你就能轻松实现代码的时间测量了。

既然得到我们想要的结果，我们就会思考以下几个问题：

1、为什么设置之后，时间就准确了呢？

2、它是怎么测量时间的？

3、它的测量精度是多少？

4、这个测量方法有什么限制没有？

其实这个几个问题都和 DWT（这个模块鱼鹰在很多笔记中写过） 这个外设模块有关。

我们知道，STM32F1 和STM32F4 系列单片机里面有一个DWT模块，这个可以简单的认为是一个定时器，而它的时基就是内核时钟！

也就是说，DWT 是由内核时钟驱动的，如果CPU内核频率是72 M，那么它就能达到 1 / 72 M 的精度，即1 / 72 微秒！

而且它是 32 位计数器，最大可测量时间 60 多秒（这个具体需要计算一下），对于单片机而言，足够了！

因为单片机的内核频率是可以设置的，而 KEIL 本身是不知道CPU在什么频率下运行，所以我们需要通过设置，告诉 KEIL CPU的运行频率，这样KIEL才能根据这个频率换算出准确的时间。

现在再说说限制问题，第一个是单片机限制。

目前已知 F1 和 F4 是有 DWT 这个外设的，所以没问题，但是 F0 应该就不行了（具体没测过）。

第二个是软件问题，首先KEIL 对于 F4 的软件仿真支持不怎么好，所以你会发现F4在软件仿真下也是无法测量的，但是不会影响在线仿真。其次就是 KEIL版本问题，5.14用的挺好，但5.20版本你会发现右下角的时间窗口没有显示时间或者时间不更新，一个简单的解决方法是，切换到寄存器窗口，这样时间窗口就能正常更新了（这可是宝贵的经验哦）。

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