Cortex-M中特別實用的DWT計數(shù)器

DWT跟蹤組件

Cortex-M3 權(quán)威指南：

16.2 TRACE COMPONENTS: DWT

The rest of the DWT counters are typically used for profiling the application codes. They can beprogrammed to emit events (in the form of trace packets) when the counter overflows. One typicalapplication is to use the CYCCNT register to count the number of clock cycles required for a specifictask, for benchmarking purposes.

16.2 跟蹤組件：數(shù)據(jù)觀察點與跟蹤(DWT)

DWT 中有剩余的計數(shù)器，它們典型地用于程序代碼的“性能速寫”（profiling）。通過編程它們，就可以讓它們在計數(shù)器溢出時發(fā)出事件（以跟蹤數(shù)據(jù)包的形式）。最典型地，就是使用 CYCCNT寄存器來測量執(zhí)行某個任務(wù)所花的周期數(shù)，這也可以用作時間基準相關(guān)的目的（操作系統(tǒng)中統(tǒng)計 CPU使用率可以用到它）。

Cortex-M中的DWT

在Cortex-M里面有一個外設(shè)叫DWT(Data Watchpoint and Trace)，是用于系統(tǒng)調(diào)試及跟蹤，

它有一個32位的寄存器叫CYCCNT，它是一個向上的計數(shù)器，記錄的是內(nèi)核時鐘運行的個數(shù)，內(nèi)核時鐘跳動一次，該計數(shù)器就加1，精度非常高，如果內(nèi)核時鐘是72M，那精度就是1/72M = 14ns，而程序的運行時間都是微秒級別的，所以14ns的精度是遠遠夠的。

最長能記錄的時間為：59.65s。計算方法為2的32次方/72000000。

當CYCCNT溢出之后，會清0重新開始向上計數(shù)。

使用方法

要實現(xiàn)延時的功能，總共涉及到三個寄存器：DEMCR 、DWT_CTRL、DWT_CYCCNT，分別用于開啟DWT功能、開啟CYCCNT及獲得系統(tǒng)時鐘計數(shù)值。

DEMCR

想要使能DWT外設(shè)，需要由另外的內(nèi)核調(diào)試寄存器DEMCR的位24控制，寫1使能（劃重點啦，要考試！！）。DEMCR的地址是0xE000 EDFC

關(guān)于DWT_CYCCNT

使能DWT_CYCCNT寄存器之前，先清0。讓我們看看DWT_CYCCNT的基地址，從ARM-Cortex-M手冊中可以看到其基地址是0xE000 1004，復位默認值是0，而且它的類型是可讀可寫的，我們往0xE000 1004這個地址寫0就將DWT_CYCCNT清0了。

關(guān)于CYCCNTENA

CYCCNTENA Enable the CYCCNT counter. If not enabled, the counter does not count and no event is generated for PS sampling or CYCCNTENA. In normal use, the debugger must initialize the CYCCNT counter to 0. 它是DWT控制寄存器的第一位，寫1使能，則啟用CYCCNT計數(shù)器，否則CYCCNT計數(shù)器將不會工作。

【https://developer.arm.com/documentation/ddi0337/e/system-debug/dwt/summary-and-description-of-the-dwt-registers?lang=en】

綜上所述

想要使用DWT的CYCCNT步驟：

1. 先使能DWT外設(shè)，這個由另外內(nèi)核調(diào)試寄存器DEMCR的位24控制，寫1使能

2. 使能CYCCNT寄存器之前，先清0。

3. 使能CYCCNT寄存器，這個由DWT的CYCCNTENA 控制，也就是DWT控制寄存器的位0控制，寫1使能

寄存器定義：

//0xE000EDFC?DEMCR?RW?Debug?Exception?and?Monitor?Control?Register.??
//使能DWT模塊的功能位
#define?DEMCR???????????(?*(unsigned?int?*)0xE000EDFC?)??
#define?TRCENA??????????(?0x01?<//?DEMCR的DWT使能位??
??
//0xE0001000?DWT_CTRL?RW?The?Debug?Watchpoint?and?Trace?(DWT)?unit??
//使能CYCCNT計數(shù)器開始計數(shù)
#define?DWT_CTRL????????(?*(unsigned?int?*)0xE0001000?)??
#define?CYCCNTENA???????(?0x01?<//?DWT的SYCCNT使能位
?
//0xE0001004?DWT_CYCCNT?RW?Cycle?Count?register,???
//CYCCNT計數(shù)器的內(nèi)部值(32位無符號)
#define?DWT_CYCCNT??????(?*(unsigned?int?*)0xE0001004)?//顯示或設(shè)置處理器的周期計數(shù)值??

用法示例：

vvolatile?unsigned?int?*DWT_CYCCNT??;
volatile?unsigned?int?*DWT_CONTROL?;
volatile?unsigned?int?*SCB_DEMCR???;
?
void?reset_timer(){
????DWT_CYCCNT???=?(int?*)0xE0001004;?//address?of?the?register
????DWT_CONTROL??=?(int?*)0xE0001000;?//address?of?the?register
????SCB_DEMCR????=?(int?*)0xE000EDFC;?//address?of?the?register
????*SCB_DEMCR???=?*SCB_DEMCR?|?0x01000000;
????*DWT_CYCCNT??=?0;?//?reset?the?counter
????*DWT_CONTROL?=?0;?
}
?
void?start_timer(){
????*DWT_CONTROL?=?*DWT_CONTROL?|?1?;?//?enable?the?counter
}
?
void?stop_timer(){
????*DWT_CONTROL?=?*DWT_CONTROL?|?0?;?//?disable?the?counter????
}
?
unsigned?int?getCycles(){
????return?*DWT_CYCCNT;
}
?
main(){
????....
????reset_timer();?//reset?timer
????start_timer();?//start?timer
????//Code?to?profile
????...
????myFunction();
????...
????stop_timer();?//stop?timer
????numCycles?=?getCycles();?//read?number?of?cycles?
????...
}

示例2：

#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
****/

示例3：

#define??DWT_CR??????*(uint32_t?*)0xE0001000
?
#define??DWT_CYCCNT??*(uint32_t?*)0xE0001004
?
#define??DEM_CR??????*(uint32_t?*)0xE000EDFC
?
#define??DEM_CR_TRCENA??????????????????(1?<
?
#define??DWT_CR_CYCCNTENA????????????????(1?<
?
/*?初始化時間戳?*/
?
void?CPU_TS_TmrInit(void)
?
{
?
????????/*?使能DWT外設(shè)?*/
????????DEM_CR?|=?(uint32_t)DEM_CR_TRCENA;???????????????
?
????????/*?DWT?CYCCNT寄存器計數(shù)清0?*/
????????DWT_CYCCNT?=?(uint32_t)0u;
???????
?
????????/*?使能Cortex-M3?DWT?CYCCNT寄存器?*/
????????DWT_CR?|=?(uint32_t)DWT_CR_CYCCNTENA;
?
}
?
uint32_t?OS_TS_GET(void)
{???????
?
????????return?((uint32_t)DWT_CYCCNT);
?
}