ARM Cortex M4（或 M3）上的循环计数器？

Question

我正在尝试在 Cortex M4 上分析 C 函数（从中断调用，但我可以提取它并在其他地方分析）。

计算此函数中通常使用的循环次数的可能性有哪些？ 函数应在 ~4000 个周期内运行，所以我猜 RTC 不是一个选项，并且手动计算反汇编的周期可能很痛苦 - 并且只有在取平均值时才有用，因为我想用典型的闪存/内存对典型的流进行分析使用模式。

听说过循环计数寄存器和MRC指令，不过A8/11好像都有。我没有在cortex-Mx micros中看到这样的指令。

Answer 1

查看here定义的DWT_CYCCNT寄存器。请注意，此寄存器是依赖于实现的。谁是芯片供应商？我知道 STM32 实现提供了这组寄存器。

这篇文章 提供了使用 DWT 循环计数器寄存器进行计时的说明。 （参见 2009 年 12 月 11 日 - 下午 6:29 的帖子表格）

这个 Stack overflow post 也是一个关于如何 DWT_CYCCNT 的例子。

Answer 2

如果您的部件包含 CoreSight Embedded Trace Macrocell 并且您有适当的具有跟踪功能的调试器硬件和软件，那么您可以直接分析代码。具有跟踪功能的调试硬件当然更昂贵，并且您的电路板需要设计为使跟踪端口引脚在调试头上可用。由于这些引脚经常被复用到其他功能，这可能并不总是可行或实用。

否则，如果您的工具链包含一个周期精确的模拟器（例如 Keil uVision 中可用的模拟器），您可以使用它来分析代码时序。模拟器提供的调试、跟踪和分析功能通常比芯片上可用的功能更强大、更灵活，因此即使您有跟踪硬件，模拟器仍然可能是更简单的解决方案。

Answer 3

这更容易：

[代码]

#define start_timer()    *((volatile uint32_t*)0xE0001000) = 0x40000001  // Enable CYCCNT register
#define stop_timer()   *((volatile uint32_t*)0xE0001000) = 0x40000000  // Disable CYCCNT register
#define get_timer()   *((volatile uint32_t*)0xE0001004)               // Get value from CYCCNT register

/***********
* How to use:
*       uint32_t it1, it2;      // start and stop flag                                             

        start_timer();          // start the timer.
        it1 = get_timer();      // store current cycle-count in a local

        // do something

        it2 = get_timer() - it1;    // Derive the cycle-count difference
        stop_timer();               // If timer is not needed any more, stop

print_int(it2);                 // Display the difference
****/

[/代码]

在 Cortex M4 上工作：CJMCU 板上的 STM32F407VGT，只计算所需的周期。

Answer 4

使用

main

中的 DWT_CYCCNT 示例 (STM32) 扩展以前的答案（类似于我的 other post）。

注意：我也添加了延迟方法。您可以通过调用

stopwatch_delay

来验证

STOPWATCH_START

，运行

stopwatch_delay(ticks)

，然后调用

STOPWATCH_STOP

并使用

CalcNanosecondsFromStopwatch(m_nStart, m_nStop)

进行验证。根据需要调整

ticks

。

uint32_t m_nStart;               //DEBUG Stopwatch start cycle counter value
uint32_t m_nStop;                //DEBUG Stopwatch stop cycle counter value

#define DEMCR_TRCENA    0x01000000

/* Core Debug registers */
#define DEMCR           (*((volatile uint32_t *)0xE000EDFC))
#define DWT_CTRL        (*(volatile uint32_t *)0xe0001000)
#define CYCCNTENA       (1<<0)
#define DWT_CYCCNT      ((volatile uint32_t *)0xE0001004)
#define CPU_CYCLES      *DWT_CYCCNT
#define CLK_SPEED         168000000 // EXAMPLE for CortexM4, EDIT as needed

#define STOPWATCH_START { m_nStart = *((volatile unsigned int *)0xE0001004);}
#define STOPWATCH_STOP  { m_nStop = *((volatile unsigned int *)0xE0001004);}


static inline void stopwatch_reset(void)
{
    /* Enable DWT */
    DEMCR |= DEMCR_TRCENA; 
    *DWT_CYCCNT = 0;             
    /* Enable CPU cycle counter */
    DWT_CTRL |= CYCCNTENA;
}

static inline uint32_t stopwatch_getticks()
{
    return CPU_CYCLES;
}

static inline void stopwatch_delay(uint32_t ticks)
{
    uint32_t end_ticks = ticks + stopwatch_getticks();
    while(1)
    {
            if (stopwatch_getticks() >= end_ticks)
                    break;
    }
}

uint32_t CalcNanosecondsFromStopwatch(uint32_t nStart, uint32_t nStop)
{
    uint32_t nDiffTicks;
    uint32_t nSystemCoreTicksPerMicrosec;

    // Convert (clk speed per sec) to (clk speed per microsec)
    nSystemCoreTicksPerMicrosec = CLK_SPEED / 1000000;

    // Elapsed ticks
    nDiffTicks = nStop - nStart;

    // Elapsed nanosec = 1000 * (ticks-elapsed / clock-ticks in a microsec)
    return 1000 * nDiffTicks / nSystemCoreTicksPerMicrosec;
} 

void main(void)
{
    int timeDiff = 0;
    stopwatch_reset();

    // =============================================
    // Example: use a delay, and measure how long it took
    STOPWATCH_START;
    stopwatch_delay(168000); // 168k ticks is 1ms for 168MHz core
    STOPWATCH_STOP;

    timeDiff = CalcNanosecondsFromStopwatch(m_nStart, m_nStop);
    printf("My delay measured to be %d nanoseconds\n", timeDiff);

    // =============================================
    // Example: measure function duration in nanosec
    STOPWATCH_START;
    // run_my_function() => do something here
    STOPWATCH_STOP;

    timeDiff = CalcNanosecondsFromStopwatch(m_nStart, m_nStop);
    printf("My function took %d nanoseconds\n", timeDiff);
}

Answer 5

这取决于您的 ARM 实现。

我在stm32F4内核上使用了

SysTick->VAL

寄存器。 这是周期准确的。

解释结果时，注意：

• 考虑包装。
• 倒计时，而不是倒数。

限制： 这仅适用于 大于 的间隔，而不是单个系统。