1 前言
出於性能方面的考慮，有的時候，我們希望知道CPU的使用率為多少，進而判斷此CPU的負載情況和對於當前運行環境是否足夠“勝任”。本文將介紹一種計算CPU占有率的方法以及其實現原理。
2 移植算法
2.1 算法簡介
此算法是基於操作系統的，理論上不限於任何操作系統，只要有任務調度就可以。本文將以FreeRTOST為例來介紹本算法的使用方法。
本文所介紹的算法出處為隨Cube庫一起提供的，它在cube庫中的位置如下圖所示：
本文將以STM32F4為例，測試環境為STM3240G-EVAL評估板。
2.2 開始移植
本文以CubeF4內的示例代碼工程STM32Cube_FW_F4_V1.10.0ProjectsSTM324xG_EVALApplicationsFreeRTOSFreeRTOS_ThreadCreation為例，IDE使用IAR。
第一步：使用IAR打開FreeRTOS_ThreadCreation工程，將cpu_utils.c文件添加到工程，並在工程中添加對應頭文件目錄：
第二步：打開FreeRTOST的配置頭文件FreeRTOSConfig.h修改宏configUSE_IDLE_HOOK和configUSE_TICK_HOOK的值為1： #define configUSE_PREEMPTION 1 
第三步：繼續在FreeRTOSConfig.h頭文件的末尾處添加traceTASK_SWITCHED_IN與traceTASK_SWITCHED_OUT定義：
第四步：在main.h頭文件中include “”cmsis_os.h“”
Main.h : 
第五步： 修改工程屬性，使編譯過程不需要函數原型：
第六步：在工程中任何用戶代碼處都可以調用osGetCPUUsage()函數來獲取當前CPU的使用率：
第七步：編譯並運行測試
在調試狀態下使用Live Watch窗口監控全部變量osCPU_Usage的值：
osCPU_Usage是在cpu_utils.c文件中定義的全局變量，表示當前CPU的使用率，是個動態值，由上圖可以，CPU使用率的動態值為20%。實際在代碼中是按第六步中調用osGetCPUUsage()函數來獲取當前CPU的使用率的。
至此，算法使用方法介紹完畢。
3 算法實現原理分析
操作系統運行時是不斷在不同的任務間進行切換，而驅動這一調度過程是通過系統tick來驅動的，即每產生一次系統tick則檢查一下當前正在運行的任務的環境判斷是否需要切換任務，即調度，如果需要，則觸發PendSV，通過在PendSV中斷調用vTaskSwitchContext()函數來實現任務的調度。而本文所要講述的CPU使用率算法是通過在一定時間內（1000個時間片內），計算空閑任務所占用的時間片總量，100減去空閑任務所占百分比則為工作任務所占百分比，即CPU使用率。
此函數為空閑任務鈎子函數，每次當切換到空閑任務時就會運行此鈎子函數，它的作用就是記錄當前空閑任務的句柄並保存到全局變量xIdleHandle。
此函數為操作系統的tick鈎子函數，即每次產生系統tick中斷都會進入到此鈎子函數。此鈎子函數實際上就是具體計算CPU使用率的算法了。osCPU_TotalIdleTime是一個全局變量，表示在1000個tick時間內空閑任務總共占用的時間片，CALCULATION_PERIOD宏的值為1000，即每1000個tick時間內重新計算一次CPU的使用率。
下面兩個函數就是如何計算osCPU_TotalIdleTime的： 
這兩個函數是調度器鈎子函數，在調度器進行任務切進和切出時分別回調，StartIdleMonitor()函數記錄切換到空閑任務時的時間點，EndIdleMonitor()則在推出空閑任務時計算此次空閑任務花費多長時間，並累加到osCPU_TotalIdleTime，即空閑任務總共占用的時間片。
全局變量osCPU_Usage保存的就是CPU的使用率，它是在操作系統的tick鈎子函數中每隔1000個tick就被重新計算一次。
4 結論
通過此方法可以很好的用來評估STM23 MCU的運行性能。
【來源】