用SWD調(diào)試接口測量代碼運(yùn)行時間

關(guān)于時間測量的種種問題

在嵌入式中，我們經(jīng)常需要測量某段代碼的執(zhí)行時間或測量事件觸發(fā)的時間，常規(guī)的思路是：

1：在測量起始點(diǎn)，反轉(zhuǎn)電平
2：在測量結(jié)束點(diǎn)，再次反轉(zhuǎn)電平

然后通過示波器或者邏輯分析儀來測量反轉(zhuǎn)間隔，也就是代碼時間

這種方法，在測量兩個或多個時間信號同步的時候，非常有用，實(shí)際上，這也是唯一的方法。

但是如果在測量中，其它代碼也會控制這個管腳電平或者周期性動作，這時便需要在<動作1>之前
增加前導(dǎo)碼，從而便于在繁雜的波形中，一眼識別出需要特定的波形

同時，如果測量的時間值非常小，那么用示波器即便可以識別，但不容易捕獲

SWD解決方案

在ARM Cortex-M 芯片中，用SWD調(diào)試接口取代了傳統(tǒng)的JTAG調(diào)試接口，從而占用MCU更少的管腳，同時提高了調(diào)試性能。

SWD由四根線組成，SWO，SWDIO，SWCLK，GND；SWDIO和SWCLK組成了基本的串行調(diào)試接口，SWO則提供一個信息輸出通道，
可以輸出很多信息，比如指令的執(zhí)行時間或者ISR觸發(fā)事件，所以我們可以通過SWD接口配合IDE來獲取代碼執(zhí)行時間，從而在某種程度上取代示波器

IAR中使用SWD測量時間

注：下文假設(shè)讀者已經(jīng)熟悉IAR的使用方法，如果您不熟悉，請參考網(wǎng)上對應(yīng)的入門教程

1：配置SWD時鐘

這里，我們需要在調(diào)試器選項中

1：選擇SWD調(diào)試接口

2：將時鐘頻率設(shè)置成MCU的時鐘頻率，同時將SWO時鐘選擇成自動識別模式

配置完成后，進(jìn)入debug模式，選擇J-Link—>SWD Configuration配置頁，重點(diǎn)關(guān)注SWO時鐘的實(shí)際值，如下所示

如果顯示不對，則說明SWO配置不對

2：設(shè)置時標(biāo)變量

在示波器方案中，我們需要用某個管腳來測量實(shí)際，SWD也類似，只不過將物理管腳替換成某個變量而已。

這里，我們設(shè)置TimeLine變量作為時標(biāo)變量

volatile uint32_t TimeLine = 0;

volatile是為了防止TimeLine被編譯器優(yōu)化，從而造成測量值不準(zhǔn)確。

3：設(shè)置Data Log

Data Log是IAR的一種調(diào)試斷點(diǎn)，類似數(shù)據(jù)斷點(diǎn)，IAR會實(shí)時記錄對應(yīng)的變化，因此被稱為Log。

在調(diào)試模式下，在TimeLine變量上右擊，選擇”Set Data Log Breakpoint for ‘TimeLine’”選項

設(shè)置后，不會像常規(guī)的斷點(diǎn)那樣用紅色來標(biāo)注，在IAR底下，我們需要進(jìn)入Jlink的BreakPoint Usage來查看，如下圖所示

這里，我們可以清楚的看到TimeLine已經(jīng)被設(shè)置成讀寫斷點(diǎn)

4：使能Data Log和Data Log Summary

在Jlink菜單下，進(jìn)入Data Log和Data Log Summary窗口，然后右鍵選擇Enable

至此，我們設(shè)置完畢，可以將TimeLine放置在測量的起始，結(jié)束位置

5：開始時間測量

我們的測試代碼如下

while(1)
{
    TimeLine = 0;
    index++;
    TimeLine = 1;
    index++;
}

按上述完成配置后，點(diǎn)擊Run全速運(yùn)行幾秒鐘，然后暫停，可以在Data Log和Data Log Summary窗口看到對應(yīng)的信息

咦，為什么全是Overflow？？？哪里錯了

還記得我們剛開始設(shè)置SWO的時鐘速度嗎？當(dāng)時間測量點(diǎn)的間隔過小，且發(fā)送速率過快時，會超出SWO的傳輸能力，從而造成overflow問題

為了驗證確實(shí)是這個原因，我們將在代碼中插入一些軟件延時，如下所示

void delay(volatile uint32_t tick)
{    
    while(tick--);
}

....

while(1)
{
    TimeLine = 0;
    index++;
    delay(0xFFFF);
    TimeLine = 1;
    index++;
    delay(0xFFFF);
}

重編譯，進(jìn)入調(diào)試模式，全是運(yùn)行，暫停，ok，這次可以看到一切正常了

/******************** Data log 窗口 ************************/

Time    Approx  PC  Description Type    Value   Address
17040.43 us X   0x8000a6c   TimeLine    W   0   @ 0x20000390+?
25232.68 us X   0x8000a7c   TimeLine    W   1   @ 0x20000390+?
33424.99 us X   0x8000a6c   TimeLine    W   0   @ 0x20000390+?
41617.24 us X   0x8000a7c   TimeLine    W   1   @ 0x20000390+?
49809.54 us X   0x8000a6c   TimeLine    W   0   @ 0x20000390+?
58001.79 us X   0x8000a7c   TimeLine    W   1   @ 0x20000390+?
66194.10 us X   0x8000a6c   TimeLine    W   0   @ 0x20000390+?
74386.35 us X   0x8000a7c   TimeLine    W   1   @ 0x20000390+?
82578.65 us X   0x8000a6c   TimeLine    W   0   @ 0x20000390+?
90770.90 us X   0x8000a7c   TimeLine    W   1   @ 0x20000390+?
98963.21 us X   0x8000a6c   TimeLine    W   0   @ 0x20000390+?

/********************* Data Log Summary 窗口 *****************/
TimeLine
  Total Accesses:   335
  Read Accesses:    0
  Write Accesses:   335

Approximative time count: 335

Overflow count: 0

另外，我們也可以打開J-link菜單下的TimeLine選項（不要和我們的TimeLine變量搞混了）

效果圖如下所示

6：注意事項

當(dāng)SWO數(shù)據(jù)量過大的時候，容易出現(xiàn)過沖的情況，解決方案是在調(diào)試模式下，單步進(jìn)行，從而避免發(fā)送大數(shù)據(jù)

全文完，希望本文對您有幫助^_^

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的用SWD调试接口测量代码运行时间 ( SWO )的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。