精确测量系统性能
精确测量函数执行时间
精确测量中断响应延迟
提供精确到us级的阻塞或非阻塞的延时服务
改善伪随机数的随机数特性
提供系统时间戳
……
使用了SysTick却不会占用SysTick；
或者说提供以上功能的同时，用户的原有的SysTick应用（比如RTOS调度器或是普通的应用延时）丝毫不会受到影响；
再直白点说：以上功能都是白送的，每个Cortex-M处理器都能立即享有，且不受到芯片型号的影响，
你是不是要直呼：“真就白给？”
是的！作为一个在Github上开源的C语言模块，它真就白给！
【请张嘴……啊~】
在确认了开原许可Apache 2.0的条款后，一路Next，直到单击Finish，完成整个安装过程：
一般来说，部署会非常顺利，但如果出现了安装错误，比如下面这种：
则很可能是您所使用的MDK版本太低导致的——是时候更新下MDK啦。关注【裸机思维】公众号后发送关键字"MDK"，即可获得最新的MDK网盘链接。
当我们想在任何已有工程中部署perf_counter时，只需要单击MDK工具栏上如下图所示的图标：
打开RTE配置窗口：
我们会注意到，在列表的末端出现了一个Utilities条目，依次展开后勾选Performance下的perf_counter——默认情况下系统会自动选择以库的形式来实现模块的部署——这也是我吐血推荐的方式，因为它省去了不必要的编译麻烦。
单击OK按钮后，我们会发现Utilities已经被加入到了工程管理器中，而perf_counter.lib也已经成功的部署到了目标工程中：
看过我往期文章《【教程】如何用GCC“零汇编”白嫖MDK》的小伙伴一定知道，MDK也可以使用GCC作为编译器。perf_counter也将这种情况考虑在内——当用户实际使用的是GCC时，对应的 libperf_counter_gcc.a（而不是arm compiler 5或arm compielr 6下的perf_counter.lib）会被加入到工程中。
GCC环境下使用perf_counter略微有一些注意事项，由于在文章《【教程】如何用GCC“零汇编”白嫖MDK》的末尾已经有过非常详尽的介绍，这里就不再赘述了。
【一键终结甜咸之争？】
“……往往要親眼看着黃酒從罎子裏舀出，看過壺子底裏有水沒有，又親看將壺子放在熱水裏，然後放心……” https://zh.m.wikisource.org/zh/%E5%AD%94%E4%B9%99%E5%B7%B1
此时，相关的perf_counter.c和systick_wrapper_ual.s会取代原本的库文件加入到编译中：
当然，使用Source方式来编译也是有代价的，即perf_counter的源代码对CMSIS有依赖——当你的工程中并未在RTE配置界面中勾选CMSIS-CORE，就会出现类似下图所示的黄色警告信息：“Additional software components required”。
此时，你可以简单的单击Resolve按钮来解决问题——你会发现，所谓的解决方案就是RTE自动把Source模式依赖的CMSIS-CORE帮你勾选上了而已：
如果你对此并无异议，则问题圆满解决；如果你的系统中存在别的版本的CMSIS（比如很多正点原子、野火、以及CubeMX生成的工程都很可能会携带不经由RTE配置界面来管理的CMSIS），则很有可能出现CMSIS版本冲突——而关于冲突的解决方案，则稍微复杂一些——你可以参考我的文章《CMSIS玩家的“阴间成就”指南》来实现某种取舍……又或者……
【一键更新的……嵌入式软件模块？】
如果Pack-Installer真的从github上发现了更新，就会以黄色Update的图标来告知我们：
此时，单击Update按钮，即可安装最新版本：
那么，如何才能鼓励博主多多更新、加入更多更好的功能呢？
当然还是要靠有能力科学上网的小伙伴多多Star呀！
【库的初始化和注意事项】
#include "perf_counter.h"需要注意的是，通过RTE方式部署的perf_counter并不会在工程管理器中引入 perf_counter.h 以供用户查看。想要查看perf_counter.h查找可用API的小伙伴，可以“简单的”在上述代码行上单击右键，从弹出菜单中选择“Open document 'perf_counter'” 来实现对头文件的访问。
extern uint32_t SystemCoreClock;void main(void){system_clock_update(); //! 更新CPU工作频率SystemCoreClock = 72000000ul //! 假设更新后的系统频率是 72MHz...}
一般来说，你的芯片工程如果本身都是基于较新的CMSIS框架而创建的，你的启动文件中已经为你定义好了全局变量 SystemCoreClock——当然，凡事都有例外，如果你在编译的时候报告找不到变量 SystemCoreClock 或者说“Undefined symbol __SystemCoreClock” 之类的，你自己定义一下就好了，比如：
uint32_t SystemCoreClock;void main(void){system_clock_update(); //! 更新CPU工作频率SystemCoreClock = 72000000ul //! 假设更新后的系统频率是 72MHz...}
在这以后，我们需要对 perf_counter 库进行初始化。这里分两种情况：
1、用户自己的应用里完全没有使用SysTick。此时，在编译时，我们多半会看到类似如下的错误提示：
Error: L6218E: Undefined symbol $Super$$SysTick_Handler (referred from systick_wrapper_ual.o).
对于这种情况，我们需要在任意的C文件中添加一个SysTick中断处理程序：
#include "perf_counter.h"...__attribute__((used)) //!< 避免下面的处理程序被编译器优化掉void SysTick_Handler(void){}
然后我们在 main() 函数里初始化 perf_counter 服务：
#include <stdbool.h>...void main(void){system_clock_update(); //! 更新CPU工作频率SystemCoreClock = 72000000ul //! 假设更新后的系统频率是 72MHzinit_cycle_counter(false);...}
需要特别注意的是：由于用户并没有自己初始化 SysTick，因此我们需要将这一情况告知 perf_counter 库——由它来完成对 SysTick 的初始化——这里传递 false 给函数 init_cycle_counter() 就是这个功能。如果由perf_counter 库自己来初始化SysTick，它会为了自己功能更可靠将 SysTick的溢出值（LOAD寄存器）设置为最大值（0x00FFFFFF）。
2、用户自己的应用里使用了SysTick，拥有自己的初始化过程。对于这种情况，我们需要确保一件事情：即，SysTick的CTRL寄存器的 BIT2（SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk）是否被置位了——如果其值是1，说明SysTick使用了跟CPU一样的工作频率，那么SysTick的测量结果就是CPU的周期数；如果其值是0，说明SysTick使用了来自于别处的时钟源，这个时钟源具体频率是多少就只能看芯片手册了（比如STM32就喜欢将系统频率做 1/8 分频后提供给SysTick作为时钟源），此时SysTick测量出来的结果就不是CPU的周期数。
在确保了 CTRL 寄存器的 BIT2 被正确置位，并且SysTick中断被使能（置位 BIT1，SysTick_CTRL_TICKINT_Msk ）后，我们可以简单的通过 init_cycle_counter() 函数告诉perf_counter模块：SysTick 被用户占用了——这里传递 true 就实现这一功能。
#include <stdbool.h>...void main(void){system_clock_update(); //! 更新CPU工作频率SystemCoreClock = 72000000ul //! 假设更新后的系统频率是 72MHzinit_cycle_counter(true);...}
下图的工程配置中，没有勾选 "Short enums/wchar"
你一定会看到这样的编译错误：
.\Out\example.axf: Error: L6242E: Cannot link object perf_counter.o as its attributes are incompatible with the image attributes.... wchart-16 clashes with wchart-32.... packed-enum clashes with enum_is_int.
既然知道了原因，解决方法就很简单，要么在工程配置中勾选上这一选项；要么使用源代码编译的模式。
【时间类服务】
extern void delay_us(int32_t iUs);实际上，由于函数调用的开销，delay_us在时间判断上会存在一个“不积累”的误差——根据优化等级的不同，其具体CPU周期数存在差异，如果我们以Library方式进行部署时，这一误差大约在+/-25个CPU周期左右——这一信息实际上告诉我们：
在使用Library的情况下，当你的CPU频率超过50MHz时，delay_us() 可以提供最小<1us的延时误差；
当你的系统频率不满足上述条件时，以系统频率 12MHz为参考，则可以认为delay_us误差为不积累的 +/- 2us。
具体评估方法，请参考我往期的文章《【实时性迷思】CPU究竟跑的有多快？》，这里就不做赘述。
perf_counter提供了API函数get_system_ticks()，用于方便用户获取自 SysTick启动以来系统已经经历过的总周期数，其函数原型如下：
__attribute__((nothrow))extern int64_t get_system_ticks(void);
可以看到，其返回值是一个 64位的有符号整数，即便抛开符号位，也基本可以确信：无论芯片频率如何，在人类灭绝之前，不会发生溢出问题。
#define get_system_ms() \(get_system_ticks() / (SystemCoreClock / 1000ul))#define get_system_us() \(get_system_ticks() / (SystemCoreClock / 1000000ul))
机构控制的延时；
电路的时序控制；
通信协议的超时处理；
……
这里的核心思想是：
在延时的开始时刻，通过 get_system_ticks() 的衍生方法 get_system_ms() 来获取当前的系统时间戳；
计算目标时刻的系统时间戳并保存在状态机类中（保存在 iTargetTime里）；
在随后的状态中以非阻塞的方式轮询 get_system_ms() 以检查约定的时间是否已经到来。
下面的状态图展示了如何在执行某些动作（或者子状态机）的同时，进行超时判断：
这里值得注意的细节是：
在延时的开始时刻，通过 get_system_ticks() 的衍生方法 get_system_ms() 来获取当前的系统时间戳；
计算目标时刻的系统时间戳并保存在状态机类中（保存在 iTargetTime里）；
在读取字符失败时，通过对比当前的系统时间戳来判断是否超时。
几乎所有的C语言教程都在介绍过随机数的发生，比如：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main (void){int i, n;time_t t;n = 5;/* Intializes random number generator */srand((unsigned) time(&t));/* Print 5 random numbers from 0 to 49 */for( i = 0 ; i < n ; i++ ) {printf("%d\n", rand() % 50);}return(0);}
#include "perf_counter.h"#include <stdlib.h>srand((unsigned)get_system_ticks());
【嵌入式C语言扩展】
//! 执行 紧随其后的printf语句时，暂时性的屏蔽全局中断__IRQ_SAFE printf("hellow world!");//! 执行花括号内的代码时，暂时性的屏蔽全局中断__IRQ_SAFE {...}//! 想提前结束时，可以用continue；__IRQ_SAFE {...if (某些条件) {//! 我们需要提前结束continue;}//! 条件性跳过的操作...}
__IRQ_SAFE在使用时，有以下注意事项：
它只能用于函数内部，不可以用来修饰函数或者变量；
它支持嵌套
有些小伙伴在进行软件开发时，可能会因为这样或者那样的原因，需要能够稳定可靠的检测出当前所使用的编译器，比如 Arm Compiler 5、Arm Compiler 6、GCC等等。
perf_counter 提供了一系列统一格式的宏，有效的解决了上述问题。它们是：
__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5____IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6____IS_COMPILER_GCC____IS_COMPILER_LLVM____IS_COMPILER_IAR__
这些宏仅会在检测到对应编译器时被定义。一个典型的用法如下：
#if defined(__IS_COMPILER_IAR__)__attribute__((constructor))#else__attribute__((constructor(255)))#endifvoid __perf_counter_init(void){init_cycle_counter(true);}
这里，__attribute__((constructor)) 的作用在于告诉编译器“请在执行main函数前执行被它修饰的函数”。这是一个GCC扩展，为大部分编译器广泛接受和支持，但由于IAR的在语法上并不支持存在多个函数时排队用的序号，因此需要与其它编译器区别处理。
#define TPASTE(a,b) a##b但这里其实存在一些问题，这类问题在我的文章《【为宏正名】本应写入教科书的“世界设定”》中有详细讲解，这里就不再赘述。单纯从功能上来讲，TPASTE只能完成2个名称的“粘合”，如果是多个呢？如果要粘合的名称数量不去定呢？perf_counter就提供了这样一个解决方案 CONNECT()，并具有以下优势：
黏合的数量可以是变化的
最大支持黏合9个片断
比如，我们想生成一个安全的临时名称，则可以试着将代码所在行号__LINE__、下划线以及用户指定的后缀黏合在一起：
#define __SAFE_NAME(__NAME) \CONNECT(__,__LINE__,_,__NAME)
比如，下面的代码：
#define measure_time(...) \({ \int64_t __SAFE_NAME(StartTime) = get_system_ticks();\__VA_ARGS__; \get_system_ticks() - __SAFE_NAME(StartTime); \})int32_t iCycleUsed =measure_time(printf("Hello world!\r\n"););
假设measure_time所在的行号为123，则实际对应的代码为：
int32_t iCycleUsed =({int64_t __123_StartTime = get_system_ticks();__VA_ARGS__;get_system_ticks() - __123_StartTime;});
该代码的作用是测量 measure_time()的圆括号内的代码块所用时间，并作为表达式的值返回。这里用到了GCC的一个被称为“Statements and Declarations in Expressions”的语法扩展，感兴趣的小伙伴可以参考下面的链接：
static volatile int16_t s_iADCBuffer[ADC_BUFFER_SIZE];int16_t get_average_voltage(void){int32_t nTotal = 0;for (int32_t n = 0; n < ADC_BUFFER_SIZE; n++) {n += s_iADCBuffer[n];}return nTotal / ADC_BUFFER_SIZE;}
在这个简单的例子中，for循环的作用就是枚举数组 s_iADCBuffer 中的每一个元素。很多高级语言（甚至是Linux内核代码），都引入了专门的 foreach 关键字来实现这样的数据枚举功能，perf_counter也不能免俗，其语法为：
foreach (<数组元素的类型>,<数组名称>) {...}
static volatile int16_t s_iADCBuffer[ADC_BUFFER_SIZE];int16_t get_average_voltage(void){int32_t nTotal = 0;foreach (volatile int16_t, s_iADCBuffer) {nTotal += *_;}return nTotal / ADC_BUFFER_SIZE;}
static volatile int16_t s_iADCBuffer[ADC_BUFFER_SIZE];int16_t get_average_voltage(void){int32_t nTotal = 0;foreach (volatile int16_t, s_iADCBuffer, piItem) {nTotal += *piItem;}return nTotal / ADC_BUFFER_SIZE;}
foreach (<数组元素的类型>,<数组名称>,<枚举元素名称>) {...}
换句话说，用户可以通过第三个参数指定枚举元素的变量名称了，是不是一下就清晰了很多？
【如何测量代码片断占用了多少CPU资源】
perf_counter 提供了一个非常简单的运算符：__cycleof__()。假设我们要测量的代码片断如下：
...my_algorithm_step_a();my_algorithm_step_b();...my_algorithm_step_c();...
...__cycleof__("my algorithm") {my_algorithm_step_a();my_algorithm_step_b();...my_algorithm_step_c();}...
有的小伙伴很快会说，我的系统并不允许我调用printf，那我还可以使用 __cycleof__() 么？当然了！就继续以上述代码为例子：
int32_t nCycleUsed = 0;...__cycleof__("my algorithm", {nCycleUsed = _;}) {my_algorithm_step_a();my_algorithm_step_b();...my_algorithm_step_c();}...
测量了用户函数 my_algorithm_step_xxx() 所使用的周期数：
测量的结果被转存到了一个叫做 nCycleUsed 的变量中；
__cycleof__() 将不会调用 printf() 进行任何内容输出。
首先，为了方便大家观察，我们先忽略圆括号内的部分：
...__cycleof__(...) {my_algorithm_step_a();my_algorithm_step_b();...my_algorithm_step_c();}...
接下来，我们专门来看__cycleof__() 圆括号中的部分：
int32_t nCycleUsed = 0;...__cycleof__("my algorithm", {nCycleUsed = _;}){...}...
"my algorithm"{nCycleUsed = _;}你可以写任意数量的代码
你可以调用函数
你可以定义变量（当然这里定义变量肯定就是局部变量了）
但我们一般要做的事情其实是通过__cycleof__() 所定义的一个局部变量"_"来获取测量结果——这也是下面代码的本意：
nCycleUsed = _;int32_t nCycleUsed = 0;...__cycleof__("my algorithm", {nCycleUsed = _;}) {my_algorithm_step_a();my_algorithm_step_b();...my_algorithm_step_c();}printf("Cycle Used %d", _);
int32_t nCycleUsed = 0;...__cycleof__("my algorithm", {nCycleUsed = _;printf("Cycle Used %d", _);}) {my_algorithm_step_a();my_algorithm_step_b();...my_algorithm_step_c();}
则会看到你心怡的输出结果：
int32_t nCycleUsed = 0;...do {int64_t _ = get_system_ticks();{my_algorithm_step_a();my_algorithm_step_b();...my_algorithm_step_c();}_ = get_system_ticks() - _;//! 我们添加的代码nCycleUsed = _;printf("Cycle Used %d", _);} while(0);
起核心作用的是一个叫做 get_system_ticks() 的函数。实际上它返回的是从复位后 SysTick被使能至今所经历的 CPU 周期数——由于它是int64_t 的类型，因此不用担心超过 SysTick 24位计数器的量程，也不用担心人类历史范围内会发生溢出的可能。 知道这一点后，聪明的小伙伴就可以自己整活儿了。
由于 "_" 是一个局部变量，因此可以判断 __cycleof__() 是支持嵌套的。
需要特别说明的是，get_system_tick() 函数自己也是有CPU时钟开销的，所以如果要获得较为精确的结果，推荐通过下面的方法来获取校准值：
static int64_t s_lPerfCalib;void calib_perf_counter(void) {int64_t lTemp = get_system_tick();s_lPerfCalib = get_system_tick() - lTemp;}int64_t get_perf_counter_calib(void){return s_lPerfCalib;}
int32_t nCycles = 0;start_cycle_counter(); //!< 开始总计时...nCycles = stop_cycle_counter(); //!< 第一次获取从开始以来的时间...nCycles = stop_cycle_counter(); //!< 第二次获取从开始以来的时间...nCycles = stop_cycle_counter(); //!< 第三次获取从开始以来的时间...
值得强调的是虽然 start_cycle_counter() 和 stop_cycle_counter() 有 start 和 stop 的字样，但这只有逻辑上的意义而并不会真正的干扰 SysTick 的功能（也就是不会开启或者关闭 SysTick）。这也是这个库敢于声称自己不会影响用户已有的 SysTick 功能的原因。
【说在后面的话】
1.2021年第11期《单片机与嵌入式系统应用》电子刊新鲜出炉！
2.是时候“深入理解RISC-V程序开发”了~
3.使用 Rust 进行嵌入式开发
4.手把手带你写一个中断输入设备驱动~
5.树莓派Zero 2 W正式发布！一起了解一下！
6.为什么128KB的魂斗罗可以塞下这么长的剧情？
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