STM32 Cordic 运算速度评估

2022-4-30 21:12

1. 引言
客户在使用 Cordic 进行运算时候，对 Cordic 打断 CPU 的时间存有疑问，认为时间不是按
照芯片手册中所描述的时钟周期，本文针对 Cordic 时间测试用于澄清计算周期，同时可作为客
户评估使用，本文以 STM32G431 作为示例。

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2. 执行周期
在 STM32G431 参考手册中有关于 Cordic 的精度及迭代次数描述，另外还有执行周期的对
应值，从图上我们了解到设定精度数据等同于指令执行时间，因为 Cordic 执行时会自动耗损
CPU 执行周期，因此我们可以了解执行速度等同于精度数据设定。
图 1. Cordic 精度与执行周期

2022-4-30 21:19

3. 测试方法
我们分两种写法：
1.单次执行测试
2.多次测试取平均值
测试代码中 hcordic.Instance->也可以写为 CORDIC->；读取 TIM3 的寄存器数据就可以知
道这段代码执行的时间，其中 TIM3 配置时钟为 170MHz 等同于 CPU 执行时间； TIM3 的 CNT
数据即指令执行周期。

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3.1. 单次执行测试
当使用单次测试时，我们使用 16 次迭代测试，精度配置字为 4；
图 2.单次执行时间测试代码

图 3.单次执行时间汇编代码

图 4.单次指令执行周期观测

图 5.单次指令执行分析：

去除数据 load 设定时间以及 TIM3 执行停止指令时间，可以看到真正 Cordic 运算正弦运算的指
令执行周期为：
24cycle -（3+2+2+1+2+3+5+1+1） cycle = 4 cycle；
也就是在写入 WDATA 和读取 RDATA 之间的 CPU 占用时间为 4 个 CPU 时间。

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3.2. 多次执行测试
我们使用 24 次迭代测试，精度配置字为 6；循环计算 100 次，计算平均值：
图 6. 多次执行测试 C 代码

图 7. 多次执行汇编代码

图 8. 多次执行周期观测

图 9. 多次执行指令分析

循环体 for 执行周期为 2+1+2+3+2+1+1+1+1=14， TIM3 执行停止指令 8Cycle
这样单次的 Cordic 运算周期为：

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4. 结论
从上面的测试可很清楚看到 Cordic 指令执行时间严格遵循精度设定，执行时间可以说非常的
短。当客户使用 Cordic 时候往往需要考虑的是数据的 load 以及 set 时间，以及 C 语言的写法问
题，这边还是推荐直接操作寄存器的方式时间最短。

2022-10-7 12:06

使用Optional简化if判空

2022-10-7 15:05

通过对判断条件取反，代码在逻辑表达上会更加清晰

2022-10-7 18:04

对于优秀程序员来说，这不是好代码

2023-6-1 07:01

中断产生于单片机内部和外部的各种设备

2023-6-1 08:04

这样的设定只需在setup（）中定义一次便能在整个程序中有效

2023-6-1 09:07

在掌握对象的变化频度时是有效的

2023-6-1 11:03

在GR-SAKURA中，从IO30引脚到IO35引脚接收来自外部的中断信号

2023-6-1 12:06

一种了解状态变化的简单方法

2023-6-1 14:02

中断信号直接从各外部设备通知中断控制器

2023-6-1 15:05

待向GPIO（通用I/O端口）的输入从0变为1时，程序可以一定的间隔来检查GPIO的状态

2023-6-1 17:01

来自单片机内部的定时器和GPIO、串行通信设备UART等外设机器的中断被称为外部设备中断

2023-6-1 18:04

定时器输出引脚的设定

2023-6-1 19:07

多次检查也会给单片机带来负荷，对功耗不利

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