本帖最后由 Litthins 于 2021-8-18 21:11 编辑
最近总结了CoreMark的移植方法，
正巧沁恒RISC-V MCU创新应用邀请赛送了CH32V103开发板，移植过程很简单，分享给大家。
IDE：MounRiver Studio；MCU：CH32V103R8T6
揭开神秘面纱：CoreMark是什么？为什么它可以作为MCU的性能指标？这个数是怎么计算出来的？ CoreMark是衡量嵌入式系统中微控制器性能的基准。通过包含列表处理（查找和排序）、矩阵处理（常见的矩阵操作）、状态机（确定输入流是否包含有效数字）和CRC（循环冗余校验）等算法的测试给出性能评价。 需要下载的软件包是免费开源的， 可以在官方网站找到：EEMBC’s CoreMark®，网页截图如下。部分朋友无法直接下载的，文末也提供下载好的软件包。
作业不难：怎么将CoreMark移植到自己的MCU上？运行CoreMark需要哪些外设支持？ 运行CoreMark，需要定时器提供计时功能，还需要向外部打印消息的手段。举个例子，可以调用stdio.h中定义的printf()函数，将其重定向到串口。
- Step1：复制必要文件到目标工程。现已准备好CH32V103的软件工程，其文件结构如下图右侧所示。从CoreMark官网获得软件包，软件包解压后文件结构如下图左侧所示。在右侧软件工程User文件夹下新建CoreMark文件夹，将左侧绿色框中core_list_join.c、core_main.c、core_matrix.c、core_state.c、core_util.c、coremark.h等文件放到CoreMark文件夹里。打开左侧simple文件夹，将core_portme.c、core_portme.h复制到User文件夹下。
（彩色高亮标记与图中颜色标记对应，共4个步骤） - Step2：由于core_main.c文件已定义了main()函数，该main()函数执行时调用core_portme.c中的portable_init()函数作为MCU初始化接口，因此需要将MCU工程中原main.c文件MCU初始化代码移动到到portable_init()函数里并删除原有main.c文件（注意相关结构体、函数原型与函数实现要一起移动）。参考STM32代码风格，我的初始化代码如下：
- void CHX_SystemClock_Config(void)
- {
- NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
- RCC_APB2PeriphClockCmd(
- RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_TIM1 | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
- }
- static void CHX_GPIO_Init(void)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- //串口输出 PA9
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
- GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
- }
- static void CHX_TIM1_Init(void)
- {
- TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM1_TimeBaseInitStructure;
- NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
- TIM1_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10 - 1;
- TIM1_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;
- TIM1_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
- TIM1_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
- TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM1_TimeBaseInitStructure);
- TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
- TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_Update, ENABLE);
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_UP_IRQn;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
- }
- static void CHX_USART_Init(void)
- {
- USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
- USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
- USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
- USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
- USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
- USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =
- USART_HardwareFlowControl_None;
- USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
- USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
- USART_Cmd(USART1, ENABLE);
- }
- Step3：CoreMark的分数最终表示为Iterations/Sec，也就是每秒迭代数，而Sec和系统Ticks相关。用过RTOS的朋友应该对这个概念很熟悉，考虑文字不太好解释，直接看core_portme.c里这个宏定义。
- #define EE_TICKS_PER_SEC 1000
- 这里我定义每秒1000个Tick，每个Tick时长1ms，对应定时器每1ms触发一次中断。使用一个计数变量，定时器进入中断一次，该变量值+1；对该变量值/1000即可求得定时器运行时长，也就是上文的Sec。所以EE_TICKS_PER_SEC并非一定要设置为1000，和定时器中断频率对应即可。与定时相关的函数有以下三个，
- void start_time(void)； //初始化计时器；
- void stop_time(void)； //停止计时器；
- CORE_TICKS get_time(void)； //获取计时器的计数值。
- 在start_time()里实现定时器启动功能，在stop_time()里实现定时器停止功能，在get_time()中获取中断计数值。数据类型“CORE_TICKS ”实际上就是“unsigned long”。为方便操作，推荐将计数变量设置为全局变量，这样可以通过extern关键字直接访问。此处以TIM1为例，代码如下：
- //计数变量
- unsigned long time_ms_ticks=0;
- //定时器启动
- void start_time(void)
- {
- TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);
- TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_Update, ENABLE);
- }
- //定时器停止
- void stop_time(void)
- {
- TIM_ITConfig(TIM1, TIM_IT_Update, DISABLE);
- TIM_Cmd(TIM1, DISABLE);
- }
- //获取中断计数值
- CORE_TICKS get_time(void)
- {
- return time_ms_ticks;
- }
- //中断处理函数
- extern unsigned long time_ms_ticks;
- void TIM1_UP_IRQHandler(void)
- {
- time_ms_ticks++;
- if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_Update) != RESET)
- {
- TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Update);
- }
- }
- 注释部分不使用的代码。以下代码位于core_portme.c中，需要注释掉：
- //#define NSECS_PER_SEC CLOCKS_PER_SEC
- //#define CORETIMETYPE clock_t
- //#define GETMYTIME(_t) (*_t = clock())
- //#define MYTIMEDIFF(fin, ini) ((fin) - (ini))
- //#define TIMER_RES_DIVIDER 1
- //#define SAMPLE_TIME_IMPLEMENTATION 1
- //static CORETIMETYPE start_time_val, stop_time_val;
- CoreMark要求的最短测试时间为10s，若测试时间低于10s则会报错，见下图：
- 为获得有效的测试结果，需修改core_portme.c中关于ITERATIONS的设置，官方代码中ITERATIONS没有定义：
- volatile ee_s32 seed4_volatile = ITERATIONS;
- 此处使用CH32V103，主频72MHz。经测试ITERATIONS修改为1200左右即可，
- volatile ee_s32 seed4_volatile = 1200;
- Step4：打印测试结果时，编译器优化等级和调试等级也可以打印出来。这类信息可在core_portme.h中通过宏COMPILER_FLAGS修改。这里我使用-Ofast优化，调试等级-g3，修改如下：
- #ifndef COMPILER_FLAGS
- #define COMPILER_FLAGS "-Ofast -g3"
- #endif
- 重定向printf到串口，可参考以下代码（从CH32V官方例程debug.c中获取），需要配置IDE添加float类型支持：
- /*******************************************************************************
- * Function Name : _write
- * Description : Support Printf Function
- * Input : *buf: UART send Data.
- * size: Data length
- * Return : size: Data length
- *******************************************************************************/
- int _write(int fd, char *buf, int size)
- {
- int i;
- for (i = 0; i < size; i++)
- {
- while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET)
- ;
- USART_SendData(USART1, *buf++);
- }
- return size;
- }
- Step5：移植完成！编译程序下载运行，得到跑分结果：
CH32V103R8，72MHz，117.7分！ STM32G071RB，64MHz，跑分为108.9分，两款MCU分数接近。
通常使用最高主频和-Ofast优化可以获取最大分数，欢迎大家把自己的跑分放到评论区。
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