基于ARM內(nèi)核目標(biāo)系統(tǒng)中的代碼運(yùn)行時(shí)間測試
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然而很多應(yīng)用涉及μs級的時(shí)間計(jì)量，這是標(biāo)準(zhǔn)化了的RTC以及基于它的時(shí)間函數(shù)所無能為力的。筆者在移植DES算法到ARM系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程中，便遇到過要定量評估加密算法耗時(shí)多少的問題，發(fā)現(xiàn)的確不能用上述常規(guī)的C函數(shù)解決。經(jīng)對ARM芯片結(jié)構(gòu)的考察，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)置的WatchDog系統(tǒng)是以系統(tǒng)時(shí)鐘驅(qū)動的，定量性能應(yīng)該很好，區(qū)分時(shí)間間隔的精細(xì)程度也應(yīng)該足夠。于是根據(jù)所用ARM芯片的原廠家數(shù)據(jù)手冊中的說明，借用 WatchDog編寫了自己的計(jì)時(shí)函數(shù)，使用起來也比較方便。考慮到ARM芯片都帶有內(nèi)置看門狗，筆者覺得這種方法可算是一個(gè)不錯(cuò)的“過渡性”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芯片中的看門狗，其原始功能是監(jiān)視CPU核心運(yùn)行的某些超時(shí)。這些超時(shí)的發(fā)生，通常是因?yàn)楦蓴_和系統(tǒng)錯(cuò)誤等造成的程序運(yùn)行混亂。一旦發(fā)生這類情形，看門狗便請求中斷服務(wù)或發(fā)出復(fù)位脈沖重啟系統(tǒng)。為了達(dá)到這樣的目的，其計(jì)時(shí)原理必須獨(dú)立于系統(tǒng)中的任何進(jìn)程。實(shí)際上，WatchDog是獨(dú)立的硬件邏輯，其計(jì)時(shí)脈沖直接取自系統(tǒng)主時(shí)鐘,因此它與RTC一樣具備實(shí)時(shí)性和獨(dú)立性，借用看門狗的計(jì)時(shí)體系來實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間測量是合理的。
先以實(shí)驗(yàn)中用到的S3C44B0X為例（該實(shí)驗(yàn)所用的ARM開發(fā)板型號為NETARM300），具體談?wù)効撮T狗的工作原理。
系統(tǒng)主時(shí)鐘MCLK經(jīng)過可編程預(yù)分頻、可選固定分頻后，進(jìn)入WTCNT（硬件系統(tǒng)的計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，16位）計(jì)數(shù)。根據(jù)器件手冊，計(jì)數(shù)時(shí)間間隔t_watchdog=1/(MCLK/(Prescaler value+1)/Division_factor )。式中，參數(shù)Prescaler value的取值為0～28-1；Division_factor有16、32、64、128四種取值。如果復(fù)位信號輸出允許（即WTCON的位0置1），那么一旦計(jì)數(shù)器WTCNT的計(jì)數(shù)超過WTDAT允許的范圍，看門狗就會將CPU復(fù)位。本實(shí)驗(yàn)過程中屏蔽掉了這種復(fù)位和中斷請求功能，僅讓它對脈沖計(jì)數(shù)。
控制寄存器WTCON的有關(guān)各位定義圖中已給出（如需詳細(xì)解釋可查閱器件手冊，如參考文獻(xiàn)[3]），其他全為保留位，可全置為0。
至于MCLK具體值的計(jì)算，可以查驗(yàn)系統(tǒng)中的晶振參數(shù)（頻率），讀取系統(tǒng)時(shí)鐘的PLL寄存器（如S3C44B0X的PLLCON）后算得。計(jì)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(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果
按照所需參數(shù)設(shè)置的看門狗定時(shí)器控制寄存器WTCON的值（如前所述），在待測代碼段執(zhí)行之前開啟看門狗定時(shí)器；等其執(zhí)行完畢則關(guān)閉看門狗定時(shí)器，讀取WTCNT的值即可算得運(yùn)行時(shí)間。作為一個(gè)具體示例，筆者實(shí)驗(yàn)中所實(shí)現(xiàn)的算法如下：
(1) 計(jì)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(jì)時(shí)開始
}
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