12、嵌入式系统中的时序分析与测量技术

嵌入式系统中的时序分析与测量技术

1. 时序测量基础

在嵌入式系统开发中，准确测量代码运行时间至关重要。测量运行时间时，会存在一定的开销，例如测量函数本身的运行时间。通过修改主函数代码，让测量函数之间无代码执行，可测量出一半的开销。如将主函数中“result = (unsigned short) sqrt(i);”行暂时注释或移除，使端口引脚设置后立即复位，以 ATmega128 和 16 MHz 晶体为例，这一过程耗时 125 ns，对应两个处理器周期。测量时减去这 125 ns 可得到更精确的结果。由于函数使用了 inline 前缀，编译器不生成函数调用，仅在代码中放置一条机器指令，从而降低了开销。

2. 无端口引脚的测量方法

当端口引脚或外部测量方法不可用时，可使用硬件定时器进行测量。具体步骤如下：
1. 在测量元素开始时存储定时器值。
2. 测量结束时再次读取定时器值。
3. 计算两个值的差值，该差值反映了以定时器滴答为单位的总运行时间。
4. 根据定时器滴答的持续时间（定时器频率的倒数）将其转换为秒。

以下是基于软件的运行时间测量的代码实现：
- observation.h ：

#ifndef OBSERVATION_H_
#define OBSERVATION_H_

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>

extern unsigned short startTime;
extern unsigned sh