如何在 C 语言中测量 ARM Cortex-M4 处理器的运行时间？ [复制]答案

【问题标题】：How to measure elapsed time on ARM Cortex-M4 processor in C? [duplicate]如何在 C 语言中测量 ARM Cortex-M4 处理器的运行时间？ [复制]
【发布时间】：2015-01-21 08:48:09
【问题描述】：

我正在使用带有 ARM Cortex-M4 处理器的 STM32F429。我假设我不知道ARM的汇编，但我需要优化代码。我阅读了

的解决方案

How to measure program execution time in ARM Cortex-A8 processor?

这是我需要的，但该解决方案适用于 Cortex-A8。一时兴起，我尝试在我的代码上实现上面的链接代码，但此时我获得了一个 SEGV：

if (enable_divider)
    value |= 8;     // enable "by 64" divider for CCNT.

  value |= 16;

  // program the performance-counter control-register:
  asm volatile ("MCR p15, 0, %0, c9, c12, 0\t\n" :: "r"(value));  /*<---Here I have SEGV error*/

  // enable all counters:  
  asm volatile ("MCR p15, 0, %0, c9, c12, 1\t\n" :: "r"(0x8000000f));  

  // clear overflows:
  asm volatile ("MCR p15, 0, %0, c9, c12, 3\t\n" :: "r"(0x8000000f));

如何调整此汇编代码以在 ARM Cortex-M4 上执行？

【问题讨论】：

嗨，克里斯。我在链接上阅读了答案。在 Throwback1986 给出的另一个链接中，他建议使用 DWT_CYCCNT。好的。但是，看到解决方案，我不明白如何在我的代码上实现（使用我的问题的代码）。打扰一下，我是ARM处理器组装的新手:(
大多数MCR p15 说明假定您未处于用户模式。另外，如果这适用于您的 CPU，那也没关系；大多数MCR p15 指令必须特定于您的 CPU（Cortex-M 或 Cortex-M3）。
SEGV（我认为这是一个硬故障）可能是由于在没有打开时钟电源的情况下访问了某些硬件。由于您是 ARM 新手，您应该知道微控制器以低功耗模式启动。这意味着您必须自己打开外围设备。如果您尝试访问外围设备而不先打开它，您会遇到异常（例如崩溃）。请参阅我在下面我的回答下的评论中提到的手册。

标签： c optimization assembly time arm

【解决方案1】：

放弃 Cortex-A8 方法。

对于大多数基于 Cortex-M 的微控制器来说，这是正确的方法（不要使用 SysTick！）：

设置一个定时器，它的运行速度与 CPU 相同。
不要将中断附加到定时器。
在开始测量之前，使用单个 LDR 指令轮询计时器值。
执行NOP 指令，然后运行您要测量的代码。
执行NOP 指令，然后在结束测量时使用单个LDR 指令轮询计时器值。

NOP 说明是为了准确，以确保流水线不会干扰您的结果。这在 Cortex-M3 上是必需的，因为一条LDR 指令需要两个时钟周期。两条连续的LDR 指令可以流水线化，因此它们总共只需要 3 个时钟周期。有关指令集时序的更多信息，请参阅 ARM 信息中心的Cortex-M4 Technical Reference Manual。

当然，您应该从内部 SRAM 运行您的代码，以确保它不会被慢速闪存拖慢。

我不能保证这在所有设备上都是 100% 周期准确的，但应该非常接近。（见下面克里斯的评论）。您还应该知道，这是在没有中断的环境中使用的。

【讨论】：

嗨吃豆人！我从理论上理解你的答案，但我是 ARM 处理器组装的新手。您可以为此目的发布示例代码吗？
很遗憾，我无法发布 STM 的示例代码，因为我无法验证它。（STM 是一个很好的产品，但我正在研究其他 Cortex-M3 MCU）。不过，我可以说，您需要在开始配置定时器之前打开定时器的时钟电源，否则您会遇到 HardFault 崩溃。您可以使用 C 函数设置计时器（那里没问题），如果您不需要周期精确的结果，您还可以使用 C 函数读取 Timer Counter 寄存器。
（对于那些使用STM设备的人，请随意实现上述并发布代码作为答案）
如果芯片的其他部分处于活动状态并且能够触发总线仲裁器，则访问外围总线上的定时器可能没有固定成本。
@Chris Stratton：我相信你是对的。不幸的是，也不能保证微控制器也有定时器（但大多数 ARM 幸运的是 Cortex-M 有）。由于 STM 具有秒表功能，我需要更改我的答案。 ;)