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[应用相关] 程序的位置与运行时间有关

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 楼主| characteristic 发表于 2019-7-22 15:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
函数, 代码, AN, AI
一、概述
　　在我测量mian函数大循环的周期时，发生了怪事：我一点也没有更改main函数的代码，只在初始化时添加了一些无用的语句，结果测量时间发生了巨大的差异。

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 楼主| characteristic 发表于 2019-7-22 15:22 | 显示全部楼层
二、事件详情

1、测试代码

main函数
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  1. /**
    

  2.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  主函数
    

  3.   * @param  无
    

  4.   * @retval 无
    

  5.   */
    

  6. int main(void)
    

  7. {        
    

  8.         LED_GPIO_Config();      
    

  9.         /* USART1 config 115200 8-N-1 */
    

  10.         USART1_Config();
    


  11. 

  12.      /**
    

  13.       * @brief  通过注释掉程序，可以更改代码的长度
    

  14.       * @param  当注释的只剩下一个赋值等式的时候，计时长度值是0x116638
    

  15.       * @retval 当注释的剩下三个赋值等式的时候，计时长度值是0xEA726
    

  16.       */
    

  17.         DMA_USART1_Config();
    

  18.         
    

  19.         NVIC_Configuration(); 
    

  20.         SysTick_Init();     
    

  21.         SysTick_Time_Init(&UseDMATime); 
    

  22.         for(;;)
    

  23.         {     
    

  24.             SysTick_Time_Start();
    

  25.             LED1(ON);LED2(OFF);LED3(OFF);
    

  26.             Delay();
    

  27.             LED1(OFF);LED2(ON);LED3(OFF);
    

  28.             Delay();
    

  29.             LED1(OFF);LED2(OFF);LED3(ON);
    

  30.             Delay();
    

  31.             SysTick_Time_Stop();
    

  32.         }
    

  33. }


Delay函数
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  1. static void Delay(void)     //简单的延时函数
    

  2. {     
    

  3.     
    

  4.         uint16_t i;
    

  5.         
    

  6.         /*填充将要发送的数据*/
    

  7.         for(i = 0;i < SENDBUFF_SIZE ; i++)
    

  8.         {
    

  9.             SendBuff[i]     = (uint8_t)i;
    

  10.         }
    

  11.     
    

  12. }

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 楼主| characteristic 发表于 2019-7-22 15:23 | 显示全部楼层
说明：

（1）测量代码段
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  1.             LED1(ON);LED2(OFF);LED3(OFF);
    

  2.             Delay();
    

  3.             LED1(OFF);LED2(ON);LED3(OFF);
    

  4.             Delay();
    

  5.             LED1(OFF);LED2(OFF);LED3(ON);
    

  6.             Delay();


（2）无效代码段

　　之所以称之为无效，实际上指的是“这些代码在程序中起到的是很次要的作用，主要是给CPU一些空指令，当然也会起到改变代码量的作用”。
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  1. LED_GPIO_Config();      
    

  2.         /* USART1 config 115200 8-N-1 */
    

  3.         USART1_Config();
    


  4. 

  5.      /**
    

  6.       * @brief  通过注释掉程序，可以更改代码的长度
    

  7.       * @param  当注释的只剩下一个赋值等式的时候，计时长度值是0x116638
    

  8.       * @retval 当注释的剩下三个赋值等式的时候，计时长度值是0xEA726
    

  9.       */
    

  10.         DMA_USART1_Config();



（3）与测量计时有关的代码
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  1. SysTick_Init();     
    

  2. SysTick_Time_Init(&UseDMATime); 
    

  3. SysTick_Time_Start();
    

  4. SysTick_Time_Stop();


关于测量计时代码的实现在随笔STM32之系统滴答定时器中进行了详细讲解。
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 楼主| characteristic 发表于 2019-7-22 15:24 | 显示全部楼层
2、奇怪现象

　　DMA_USART1_Config是在大循环之前调用的一个无用的函数，实际上可以称之为空函数或者延时函数。通过注释掉里边的语句可以改变排在DMA_USART1_Config代码段之后代码在Flash上的位置，也可以改变整个代码段的量（尽管很小）。
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  1. void DMA_USART1_Config(void)
    

  2. {
    

  3.         DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    

  4.         
    

  5.         DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;    
    


  6. 

  7.         /*传输大小DMA_BufferSize=SENDBUFF_SIZE*/    
    

  8.         DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SENDBUFF_SIZE;
    

  9.         
    

  10.         /*外设地址不增*/        
    

  11.         DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; 
    


  12. 

  13.  
    

  14. }


笔者发现，当这个函数完全保留三行语句的时候，while循环测出来的滴答计时器脉冲数是0xEA726（0d960294）；而当注释掉只剩下一行语句时，脉冲数变为0x116638（0d1140280）。这中间的差距是0d179986，占0xEA726的百分比是18.7%。也就是说注释语句后的代码执行时间，比没有注释时的时间多了将近1/5，这值得考虑其中的原因。
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 楼主| characteristic 发表于 2019-7-22 15:25 | 显示全部楼层
三、分析与结论

1、分析

     测量代码段中有关LED操作的代码执行时间几乎可以忽略，而占主要运行时间的是Delay函数，只要分析Delay函数，就能找到其中的问题。

Delay函数
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  1. static void Delay(void)     //简单的延时函数
    

  2. {     
    

  3.     
    

  4.         uint16_t i;
    

  5.         
    

  6.         /*填充将要发送的数据*/
    

  7.         for(i = 0;i < SENDBUFF_SIZE ; i++)
    

  8.         {
    

  9.             SendBuff[i]     = (uint8_t)i;
    

  10.         }
    

  11.     
    

  12. }


Delay函数在两种情况下的反汇编代码

在完全保留代码的情况下
403035d3564d3bd1e8.png

在注释掉部分代码的情况下
247955d3564e2b8cf8.png

可以看到Delay函数的反汇编代码内容没有改变，改变的只是代码在Flash中的位置（当然也是程序执行时的位置）。 　　    而后，我有试着在
DMA_USART1_Config代码的基础（3行语句）上不断增加代码，发现计时脉冲数周期性的在0xEA726、0x116638两个中变换。

       由此可以确定，就是由于代码的位置改变了程序的运行时间，也即改变了程序的运行速度。
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 楼主| characteristic 发表于 2019-7-22 15:25 | 显示全部楼层
2、结论

　　即使是同样的代码，通过改变代码的位置可以改变代码的运行时间。而最根本的原因是有些指令的周期给指令所在的Flash中的位置有关。

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 楼主| characteristic 发表于 2019-7-22 15:26 | 显示全部楼层
3、还未完成的工作

　　但是，由于J-link硬件调试时，单步调试误差太大，取得的值很有出入，难以确定究竟是Delay函数中哪些指令引起时间偏差。
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wowu 发表于 2019-8-12 11:49 | 显示全部楼层

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xiaoqizi 发表于 2019-8-12 12:01 | 显示全部楼层
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木木guainv 发表于 2019-8-12 12:05 | 显示全部楼层
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磨砂 发表于 2019-8-12 14:00 | 显示全部楼层
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晓伍 发表于 2019-8-12 14:02 | 显示全部楼层
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