用SWD調試接口測量代碼運行時間 ( SWO )

用SWD調試接口測量代碼運行時間

關於時間測量的種種問題

在嵌入式中，咱們常常須要測量某段代碼的執行時間或測量事件觸發的時間，常規的思路是：

1：在測量起始點，反轉電平
2：在測量結束點，再次反轉電平

而後經過示波器或者邏輯分析儀來測量反轉間隔，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，很是有用，實際上，這也是惟一的方法。

可是若是在測量中，其它代碼也會控制這個管腳電平或者週期性動做，這時便須要在<動做1>以前
增長前導碼，從而便於在繁雜的波形中，一眼識別出須要特定的波形

同時，若是測量的時間值很是小，那麼用示波器即使能夠識別，但不容易捕獲

SWD解決方案

在ARM Cortex-M 芯片中，用SWD調試接口取代了傳統的JTAG調試接口，從而佔用MCU更少的管腳，同時提升了調試性能。

SWD由四根線組成，SWO，SWDIO，SWCLK，GND；SWDIO和SWCLK組成了基本的串行調試接口，SWO則提供一個信息輸出通道，
能夠輸出不少信息，好比指令的執行時間或者ISR觸發事件，因此咱們能夠經過SWD接口配合IDE來獲取代碼執行時間，從而在某種程度上取代示波器

IAR中使用SWD測量時間

注：下文假設讀者已經熟悉IAR的使用方法，若是您不熟悉，請參考網上對應的入門教程

1：配置SWD時鐘

這裏，咱們須要在調試器選項中

1：選擇SWD調試接口

2：將時鐘頻率設置成MCU的時鐘頻率，同時將SWO時鐘選擇成自動識別模式

配置完成後，進入debug模式，選擇J-Link—>SWD Configuration配置頁，重點關注SWO時鐘的實際值，以下所示

若是顯示不對，則說明SWO配置不對

2：設置時標變量

在示波器方案中，咱們須要用某個管腳來測量實際，SWD也相似，只不過將物理管腳替換成某個變量而已。

這裏，咱們設置TimeLine變量做爲時標變量

volatile uint32_t TimeLine = 0;

 

volatile是爲了防止TimeLine被編譯器優化，從而形成測量值不許確。

3：設置Data Log

Data Log是IAR的一種調試斷點，相似數據斷點，IAR會實時記錄對應的變化，所以被稱爲Log。

在調試模式下，在TimeLine變量上右擊，選擇」Set Data Log Breakpoint for ‘TimeLine’」選項

 

設置後，不會像常規的斷點那樣用紅色來標註，在IAR底下，咱們須要進入Jlink的BreakPoint Usage來查看，以下圖所示

這裏，咱們能夠清楚的看到TimeLine已經被設置成讀寫斷點

4：使能Data Log和Data Log Summary

在Jlink菜單下，進入Data Log和Data Log Summary窗口，而後右鍵選擇Enable

至此，咱們設置完畢，能夠將TimeLine放置在測量的起始，結束位置

5：開始時間測量

咱們的測試代碼以下

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

按上述完成配置後，點擊Run全速運行幾秒鐘，而後暫停，能夠在Data Log和Data Log Summary窗口看到對應的信息

 

咦，爲何全是Overflow？？？哪裏錯了

還記得咱們剛開始設置SWO的時鐘速度嗎？當時間測量點的間隔太小，且發送速率過快時，會超出SWO的傳輸能力，從而形成overflow問題

爲了驗證確實是這個緣由，咱們將在代碼中插入一些軟件延時，以下所示

 

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

....

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

 

 重編譯，進入調試模式，全是運行，暫停，ok，此次能夠看到一切正常了

/******************** 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，咱們也能夠打開J-link菜單下的TimeLine選項（不要和咱們的TimeLine變量搞混了）

效果圖以下所示

6：注意事項

當SWO數據量過大的時候，容易出現過沖的狀況，解決方案是在調試模式下，單步進行，從而避免發送大數據

全文完，但願本文對您有幫助^_^