基于A(yíng)RM內核目標系統中的代碼運行時(shí)間測試

　　然而很多應用涉及μs級的時(shí)間計量，這是標準化了的RTC以及基于它的時(shí)間函數所無(wú)能為力的。筆者在移植DES算法到ARM系統的實(shí)驗過(guò)程中，便遇到過(guò)要定量評估加密算法耗時(shí)多少的問(wèn)題，發(fā)現的確不能用上述常規的C函數解決。經(jīng)對ARM芯片結構的考察，發(fā)現其內置的WatchDog系統是以系統時(shí)鐘驅動(dòng)的，定量性能應該很好，區分時(shí)間間隔的精細程度也應該足夠。于是根據所用ARM芯片的原廠(chǎng)家數據手冊中的說(shuō)明，借用 WatchDog編寫(xiě)了自己的計時(shí)函數，使用起來(lái)也比較方便?？紤]到ARM芯片都帶有內置看門(mén)狗，筆者覺(jué)得這種方法可算是一個(gè)不錯的“過(guò)渡性”解決方案，故在此加以介紹，供同行們參考并指正。

　　1、測量原理

　　ARM芯片中的看門(mén)狗，其原始功能是監視CPU核心運行的某些超時(shí)。這些超時(shí)的發(fā)生，通常是因為干擾和系統錯誤等造成的程序運行混亂。一旦發(fā)生這類(lèi)情形，看門(mén)狗便請求中斷服務(wù)或發(fā)出復位脈沖重啟系統。為了達到這樣的目的，其計時(shí)原理必須獨立于系統中的任何進(jìn)程。實(shí)際上，WatchDog是獨立的硬件邏輯，其計時(shí)脈沖直接取自系統主時(shí)鐘,因此它與RTC一樣具備實(shí)時(shí)性和獨立性，借用看門(mén)狗的計時(shí)體系來(lái)實(shí)現高精度時(shí)間測量是合理的。

　　先以實(shí)驗中用到的S3C44B0X為例（該實(shí)驗所用的ARM開(kāi)發(fā)板型號為NETARM300），具體談?wù)効撮T(mén)狗的工作原理。

　　系統主時(shí)鐘MCLK經(jīng)過(guò)可編程預分頻、可選固定分頻后，進(jìn)入WTCNT（硬件系統的計時(shí)計數器，16位）計數。根據器件手冊，計數時(shí)間間隔t_watchdog=1/(MCLK/(Prescaler value+1)/Division_factor )。式中，參數Prescaler value的取值為0～28-1；Division_factor有16、32、64、128四種取值。如果復位信號輸出允許（即WTCON的位0置1），那么一旦計數器WTCNT的計數超過(guò)WTDAT允許的范圍，看門(mén)狗就會(huì )將CPU復位。本實(shí)驗過(guò)程中屏蔽掉了這種復位和中斷請求功能，僅讓它對脈沖計數。

　　控制寄存器WTCON的有關(guān)各位定義圖中已給出（如需詳細解釋可查閱器件手冊，如參考文獻[3]），其他全為保留位，可全置為0。

　　至于MCLK具體值的計算，可以查驗系統中的晶振參數（頻率），讀取系統時(shí)鐘的PLL寄存器（如S3C44B0X的PLLCON）后算得。計算的方法都已在具體ARM芯片手冊中給出。

　　2、測量算法實(shí)現和實(shí)驗結果

　　按照所需參數設置的看門(mén)狗定時(shí)器控制寄存器WTCON的值（如前所述），在待測代碼段執行之前開(kāi)啟看門(mén)狗定時(shí)器；等其執行完畢則關(guān)閉看門(mén)狗定時(shí)器，讀取WTCNT的值即可算得運行時(shí)間。作為一個(gè)具體示例，筆者實(shí)驗中所實(shí)現的算法如下：

　　(1) 計時(shí)算法

　　void my_CountStart() {

　　rWTCON=((MCLK/1000000-1)8)|(23);　　 //1 MHz/64,Watchdog,nRESET,中斷禁止

　　rWTDAT=0xffff;

　　rWTCNT=0xffff;

　　rWTCON=((MCLK/1000000-1)8)|(23)|(15);　　 //計時(shí)開(kāi)始

　　}