求助：STM32F746IG GPIO翻转频率只有不到15MHz！

开发板：野火746核心板（STM32F746IGT6两个双排针引出IO + SDRAM + SPI Flash W25Q128）
开发环境： IAR EWARM V7.50 + JLinkV9 SWD模式
测试代码： 使用STM32Cube_FW_F7_V1.4.0里面的STM32F746ZG-Nucleo --- Examples --- GPIO --- GPIO_IOToggle --- EWARM工程

其中代码略微做了修改，IO口使用PH13作为输出。代码如下：

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

int main(void)
{
        /* 1. Enable the CPU Cache */
        CPU_CACHE_Enable();

       /* 2. STM32F7xx HAL library initialization:        */
        HAL_Init();

        /* 3. Configure the system clock to 216 MHz */
        SystemClock_Config();

        /* 4. Enable GPIO Clock (to be able to program the configuration registers) */
       //__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();

       /* 5. Configure IO in output push-pull mode to drive external LEDs */
        GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
        GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_PULLUP;
        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;//GPIO_PIN_0;
        //HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
        HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);

       /* 6. Toggle IO in an infinite loop */
        while (1)
        {
                //HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0);
                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOH, GPIO_PIN_13);
                /* 中间有很多这样的翻转语句 */
                HAL_GPIO_TogglePin(GPIOH, GPIO_PIN_13);                /* Insert delay 100 ms */
                //HAL_Delay(100);
        }
}
main函数中所使用的系统初始化配置函数就不贴出来了，各个样例工程中都有，MDK使用的也是一样的函数。

下载到MCU中后，运行结果是翻转频率只有15MHz不到，如图所示：

（大概频率略有差异，但波形基本如此）

修改翻转代码，不使用库函数HAL_GPIO_TogglePin()，而使用寄存器直接赋值：
       /* 6. Toggle IO in an infinite loop */
        while (1)
        {
                 GPIOH->BSRR = GPIO_PIN_13;                GPIOH->BSRR = (GPIO_PIN_13 << 16);
                /* 中间有很多这样的翻转语句 */
                GPIOH->BSRR = GPIO_PIN_13;
                GPIOH->BSRR = (GPIO_PIN_13 << 16);
                /* Insert delay 100 ms */
                //HAL_Delay(100);
        }


这个输出就很怪异了，大部分是中间电平（1.6V左右），偶尔蹦出个高电平或低电平的脉冲出来，如下两图：


对其中的中间电平部分（就是比较密集的看起来像杂波）拉宽后，如下图：


可以看出，其波动频率大约为50MHz。

对翻转代码的寄存器赋值后，都增加一条读寄存器指令：
       /* 6. Toggle IO in an infinite loop */
        while (1)
        {
                 GPIOH->BSRR = GPIO_PIN_13;                (void)GPIOH->IDR;
                GPIOH->BSRR = (GPIO_PIN_13 << 16);   (void)GPIOH->IDR;
                /* 中间有很多这样的翻转语句 */
                GPIOH->BSRR = GPIO_PIN_13;                 (void)GPIOH->IDR;
                GPIOH->BSRR = (GPIO_PIN_13 << 16);   (void)GPIOH->IDR;
                /* Insert delay 100 ms */
                //HAL_Delay(100);
        }



上述代码就可以得到正常翻转的波形，但频率仍和使用库函数HAL_GPIO_TogglePin()时差不多，也不到15MHz。

根据ST的数据手册和参考手册以及宣传资料可知，STM32F7的GPIO挂在AHB下，可以做到每2个HCLK改变一次IO的状态，216/2 = 108MHz，方波频率 = 54MHz。
从实际情况来看，好像指令也执行了，但相应的上下MOS管并没有适时彻底开通从而输出高/低电平，只是偶尔才会彻底打开一下驱动MOS管，大部分情况都是处于没彻底导通的情形。

有谁知道这是怎么回事儿吗？

应该是时钟频率太快了

之前见有人拿树莓派的io直接发调频广播

示波器太渣。。。。。。

换个示波器看看吧

戈卫东 发表于 2017-10-2 10:31
换个示波器看看吧

示波器是有点渣，但基本波形还是没错的。因为我一开始用IO模拟595的 SCK和RCK 输入，595根本得不到正确结果。但如果加入(void)GPIOH->IDR，或(void)GPIOH->ODR这样的语句，就有正确结果。后来用示波器看IO输出，才发现IO的输出电平大部分是1.6V左右的中间值。

598330983 发表于 2017-10-1 22:48
应该是时钟频率太快了

看那个密集的中间电平波形拉宽后，其波动频率在50MHz，说明IO已经响应了指令，只不过驱动MOS管还没完全导通就又切换到下一个状态了。难道我买到了假的746了吗？

zhangxiyi5277 发表于 2017-10-2 08:39
之前见有人拿树莓派的io直接发调频广播

这应该是IO工作在AF模式的吧。根据其FMC或者PWM功能来看，工作频率的确能达到100MHz。但如果只单纯操作GPIO电平翻转，估计频率最大只能到54MHz（理论上）。

就像现在我遇到的这个问题，操作BSRR寄存器，翻转完电平后，如果不读一下IDR或ODR，它的物理输出好像就没有反应过来。

不要用toggle函数，直接操作寄存器试试。

FAQ 发表于 2017-10-4 13:48
不要用toggle函数，直接操作寄存器试试。

多谢回复，我在上面也试验了直接操作寄存器的方法。不过，出来的结果很奇怪，大多数情况是在1.5V左右的电平上晃悠，偶尔才有一个真正的高或低电平出来。但如果在操作寄存器BSRR之后，再读一下IDR或ODR或BSRR寄存器，就可以实现翻转，但翻转速度只有不到15MHz。

xzrsh 发表于 2017-10-5 15:34
多谢回复，我在上面也试验了直接操作寄存器的方法。不过，出来的结果很奇怪，大多数情况是在1.5V左右的电 ...

会不会有被优化的风险

FAQ 发表于 2017-10-5 21:45
会不会有被优化的风险

我注意看了汇编窗口，没有被优化掉。

我也碰到类拟的问题。这与I/O有关。你要这I/O输出这么高的频率。要对它作相应的处理才行.

ihafd 发表于 2017-10-6 10:44
我也碰到类拟的问题。这与I/O有关。你要这I/O输出这么高的频率。要对它作相应的处理才行. ...

要做怎样的特别处理呢？

一开始我怀疑是板子上没有4.7uF的电容引起的瞬间电流达不到要求，从而导致上下MOS管不能完全导通，但是我试验了PWM输出，结果发现能输出36MHz的波形（示波器有点渣，看起来不是方波）。这就说明不是电流不够。

那个翻转函数貌似是好几条语句操作实现的，应该有位操作。。

xinpian101 发表于 2017-10-6 11:51
那个翻转函数貌似是好几条语句操作实现的，应该有位操作。。

就是位操作：
GPIOH->BSRR = GPIO_PIN_13;
GPIOH->BSRR = ((unit32_t)GPIO_PIN_13 << 16);

但这样操作的结果是输出电平大部分在1.5V上下晃悠，偶尔才有一个正常的高电平或低电平出来。

这就不太懂了，是电路问题吧，是不是有什么电容导致的，被平滑了。

楼主，搞定了吗？我也遇到相同的问题。请问是怎么解决的？
谢谢！

我猜是没有设置I/O的速度模式，GPIO port output speed register

l4157 发表于 2018-1-5 09:11
我猜是没有设置I/O的速度模式，GPIO port output speed register

楼主代码中已经设置了，GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;