本文分别通过操作寄存器和调用库函数的方式,对比测试STM32读写IO时间。
硬件环境
主控芯片:STM32F103ZET6
外部晶振:8MHZ
系统主频:72MHZ
1.操作寄存器的方式读取IO
软件在线调试界面
示波器输出波形
分析:在while(1)中循环翻转PA3输出电平。
通过在线调试的方式,可以看出1条C语句:GPIOA -> BSRR = 1<<3;//PA3输出高电平
对应3条汇编指令:MOVS r0,#0x08 ;把立即数0x08传送给寄存器r0
LDRr1,[PC,#8] ;从地址(PC+8)处读取一个字到寄存器r1
STRr0,[r1,#0x00] ;把r0中的低字节存储到地址(r1+0)处
由于Cortex-M3的大部分汇编指令均为单周期指令,理论上PA3输出高电平为3个时钟周期,
即3*(1/72)us = 42ns,经示波器实测输出高电平时间约为:42ns左右。
注意:示波器实测输出低电平时间明显比输出高电平时间长,原因每一次循环结束,都要进行新一次while循环判断,即while(1)判断也要浪费时间的,差不多8个指令周期左右。
2.调用库函数的方式读取IO
软件在线调试界面
示波器输出波形
分析:在while(1)中循环翻转PA3输出电平。
通过在线调试的方式,可以看出1条C语句:GPIO_SetBits(GPIOA , GPIO_Pin_3);//PA3 = 1
对应的汇编指令为:MOVSr1,#0x08
LDRr0,[pc,#12]
BL.WGPIO_SetBits(0x080002FE)
其中第3条汇编指令为跳转指令,即跳转到函数GPIO_SetBits()的地址处继续执行。
执行GPIO_SetBits(GPIOA , GPIO_Pin_3);//PA3 = 1所用的时间通过示波器可以测出来。
从示波器输出波形来看,波形周期为708ns,减去while(1)循环跳转指令110ns,则通过调用库函数输出高低电平用时约为300ns,为21个时钟周期,比直接操作寄存器多用时约260ns。
3.STM32中断时间测试
使能滴答定时器Systick,配置每1us产生一次中断,中断服务函数为空,测试从产生中断、保护现场、进入中断服务函数、到恢复现场所用时间。
软件在线调试界面
示波器输出波形
由示波器输出波形可以计算出保存现场、进入中断服务函数、恢复现场的时间为(475-195)约280ns,约为20个时钟周期。配置滴答定时器不同中断周期,经实测最小周期为1us时,即计数72个,能够正常进入中断,程序正常。若定时周期小于1us,则定时时间不准确,定时周期接近于1us,原因分析为定时时间太短,内核来不及响应中断。