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

 

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。