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类吕
5 years ago
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一种计算 CPU 使用率的方法及其实现原理 1 前言出于性能方面的考虑, 有的时候, 我们希望知道 CPU 的使用率为多少,

为例来介绍本算法的使用方法本文所介绍的算法出处为随 Cube 库一起提供的, 它在 cube 库中的位置如下图所示 :

2 开始移植本文以 CubeF4 内的示例代码工程 STM32Cube_FW_F4_V1.10.

1 一种计算 CPU 使用率的方法及其实现原理 1 前言出于性能方面的考虑, 有的时候, 我们希望知道 CPU 的使用率为多少, 进而判断此 CPU 的负载情况和对于当前运行环境是否足够胜任本文将介绍一种计算 CPU 占有率的方法以及其实现原理 2 移植算法 2.1 算法简介此算法是基于操作系统的, 理论上不限于任何操作系统, 只要有任务调度就可以本文将以 FreeRTOST 为例来介绍本算法的使用方法本文所介绍的算法出处为随 Cube 库一起提供的, 它在 cube 库中的位置如下图所示 : 本文将以 STM32F4 为例, 测试环境为 STM3240G-EVAL 评估板 2.2 开始移植本文以 CubeF4 内的示例代码工程 STM32Cube_FW_F4_V1.10.0\Projects\STM324xG_EVAL\Applications\FreeRTOS\FreeRTOS_ThreadCreation 为例,IDE 使用 IAR 第一步 : 使用 IAR 打开 FreeRTOS_ThreadCreation 工程, 将 cpu_utils.c 文件添加到工程, 并在工程中添加对应头文件目录 :

2 第二步 : 打开 FreeRTOST 的配置头文件 FreeRTOSConfig.h 修改宏 configuse_idle_hook 和 configuse_tick_hook 的值为 1: #define configuse_preemption 1 #define configuse_idle_hook 1 // 修改此宏的值为 1 #define configuse_tick_hook 1 // 修改此宏的值为 1 #define configcpu_clock_hz ( SystemCoreClock ) #define configtick_rate_hz ( ( TickType_t ) 1000 ) #define configmax_priorities ( 8 ) #define configminimal_stack_size ( ( uint16_t ) 128 ) 第三步 : 继续在 FreeRTOSConfig.h 头文件的末尾处添加 tracetask_switched_in 与 tracetask_switched_out 定义 : #define tracetask_switched_in() extern void StartIdleMonitor(void); \ StartIdleMonitor() #define tracetask_switched_out() extern void EndIdleMonitor(void); \ EndIdleMonitor() 第四步 : 在 main.h 头文件中 include cmsis_os.h Main.h : #include "stm32f4xx_hal.h" #include "stm324xg_eval.h" #include "cmsis_os.h" // // 添加包含此头文件第五步 : 修改工程属性, 使编译过程不需要函数原型 :

第六步 : 在工程中任何用户代码处都可以调用 osgetcpuusage() 函数来获取当前 CPU 的使用率 : static void LED_Thread2(void const *argument) uint32_t count; uint16_t usage =0; (void) argument; for(;;) count = oskernelsystick() + 10000;

3 第六步 : 在工程中任何用户代码处都可以调用 osgetcpuusage() 函数来获取当前 CPU 的使用率 : static void LED_Thread2(void const *argument) uint32_t count; uint16_t usage =0; (void) argument; for(;;) count = oskernelsystick() ; /* Toggle LED2 every 500 ms for 10 s */ while (count >= oskernelsystick()) BSP_LED_Toggle(LED2); osdelay(500); usage =osgetcpuusage(); /* Turn off LED2 */ BSP_LED_Off(LED2); // 获取当前 CPU 的使用率 /* Resume Thread 1 */ osthreadresume(ledthread1handle); /* Suspend Thread 2 */ osthreadsuspend(null); 第七步 : 编译并运行测试在调试状态下使用 Live Watch 窗口监控全部变量 oscpu_usage 的值 : oscpu_usage 是在 cpu_utils.c 文件中定义的全局变量, 表示当前 CPU 的使用率, 是个动态值, 由上图可以,CPU 使用率的动态值为 20% 实际在代码中是按第六步中调用 osgetcpuusage() 函数来获取当前 CPU 的使用率的至此, 算法使用方法介绍完毕

4 3 算法实现原理分析操作系统运行时是不断在不同的任务间进行切换, 而驱动这一调度过程是通过系统 tick 来驱动的, 即每产生一次系统 tick 则检查一下当前正在运行的任务的环境判断是否需要切换任务, 即调度, 如果需要, 则触发 PendSV, 通过在 PendSV 中断调用 vtaskswitchcontext() 函数来实现任务的调度而本文所要讲述的 CPU 使用率算法是通过在一定时间内 (1000 个时间片内 ), 计算空闲任务所占用的时间片总量,100 减去空闲任务所占百分比则为工作任务所占百分比, 即 CPU 使用率 void vapplicationidlehook(void) if( xidlehandle == NULL ) /* Store the handle to the idle task. */ xidlehandle = xtaskgetcurrenttaskhandle(); // 记录空闲任务的句柄此函数为空闲任务钩子函数, 每次当切换到空闲任务时就会运行此钩子函数, 它的作用就是记录当前空闲任务的句柄并保存到全局变量 xidlehandle void vapplicationtickhook (void) static int tick = 0; if(tick ++ > CALCULATION_PERIOD) // 每 1000 个 tick, 刷新一次 CPU 使用率 tick = 0; if(oscpu_totalidletime > 1000) oscpu_totalidletime = 1000; oscpu_usage = (100 - (oscpu_totalidletime * 100) / CALCULATION_PERIOD); // 这行代码就是 CPU 使用率的具体计算方法了 oscpu_totalidletime = 0; 此函数为操作系统的 tick 钩子函数, 即每次产生系统 tick 中断都会进入到此钩子函数此钩子函数实际上就是具体计算 CPU 使用率的算法了 oscpu_totalidletime 是一个全局变量, 表示在 1000 个 tick 时间内空闲任务总共占用的时间片, CALCULATION_PERIOD 宏的值为 1000, 即每 1000 个 tick 时间内重新计算一次 CPU 的使用率下面两个函数就是如何计算 oscpu_totalidletime 的 : void StartIdleMonitor (void) if( xtaskgetcurrenttaskhandle() == xidlehandle ) // 如果是切入到空闲任务 oscpu_idlestarttime = xtaskgettickcountfromisr();// 记录切入到空闲任务的时间点

5 void EndIdleMonitor (void) if( xtaskgetcurrenttaskhandle() == xidlehandle ) // 如果是从空闲任务切出 /* Store the handle to the idle task. */ oscpu_idlespenttime = xtaskgettickcountfromisr() - oscpu_idlestarttime; // 计算此次空闲任务花费多长时间 oscpu_totalidletime += oscpu_idlespenttime; // 空闲任务所占时间进行累加这两个函数是调度器钩子函数, 在调度器进行任务切进和切出时分别回调,StartIdleMonitor() 函数记录切换到空闲任务时的时间点,EndIdleMonitor() 则在推出空闲任务时计算此次空闲任务花费多长时间, 并累加到 oscpu_totalidletime, 即空闲任务总共占用的时间片 uint16_t osgetcpuusage (void) return (uint16_t)oscpu_usage; // 直接返回全局变量 oscpu_usage, 即 CPU 使用率全局变量 oscpu_usage 保存的就是 CPU 的使用率, 它是在操作系统的 tick 钩子函数中每隔 1000 个 tick 就被重新计算一次 4 结论通过此方法可以很好的用来评估 STM23 MCU 的运行性能

6 重要通知 - 请仔细阅读意法半导体公司及其子公司 ( ST ) 保留随时对 ST 产品和 / 或本文档进行变更更正增强修改和改进的权利, 恕不另行通知买方在订货之前应获取关于 ST 产品的最新信息 ST 产品的销售依照订单确认时的相关 ST 销售条款买方自行负责对 ST 产品的选择和使用, ST 概不承担与应用协助或买方产品设计相关的任何责任 ST 不对任何知识产权进行任何明示或默示的授权或许可转售的 ST 产品如有不同于此处提供的信息的规定, 将导致 ST 针对该产品授予的任何保证失效 ST 和 ST 徽标是 ST 的商标所有其他产品或服务名称均为其各自所有者的财产本文档中的信息取代本文档所有早期版本中提供的信息 2015 STMicroelectronics - 保留所有权利

STM32Cube_FW_F4?RTC??????BUG

STM32Cube_FW_F4?RTC??????BUG STM32Cube_FW_F4 中 RTC_Calendar 例程的 BUG 前言实时时钟 (RTC) 是一个独立的 BCD 定时器 / 计数器, 用来提供准确的日历和时间信息准确性是其重要的指标问题某客户在其产品的设计中, 使用了 STM32F429IIT6 客户在使用过程发现一个问题, 虽然已经有使用电池对 VBAT 进行供电, 但是在经常频繁的 VDD 上下电之后, 发现时钟会比准确的时间慢几秒钟