[测试工具]MCU性能测试，CoreMark极简入门教程！（CH32V版）

只看该作者 · 2021-8-18 19:29

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：

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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。

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#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，

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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：

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//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：

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//#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：

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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，

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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：

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#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：

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/*******************************************************************************

 * 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;

}