基于通过寄存器和调用库函数的方式,对比测试STM32读写IO时间

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

基于通过寄存器和调用库函数的方式,对比测试STM32读写IO时间
 

示波器输出波形

基于通过寄存器和调用库函数的方式,对比测试STM32读写IO时间

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

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示波器输出波形

基于通过寄存器和调用库函数的方式,对比测试STM32读写IO时间

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

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示波器输出波形

基于通过寄存器和调用库函数的方式,对比测试STM32读写IO时间

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。

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发布日期:2019年07月14日  所属分类:参考设计