想找个每秒完成5M次三组10位数据比较的简单方案

只看该作者 · 2023-5-16 23:33

如题，每秒要完成5M次三组数据比较，STM32F407时钟168MHz,只能完成1M次每秒，想找个简单切便宜的方案，CPLD能写个简单的程序，但是要CPLD+CPU，多一个芯片，年纪大了，也学不了太多的东西了，FPGA没接触过，好像比较贵，大伙给个简单的方案

只看该作者 · 2023-5-17 08:15

看看你的代码,看是否可以优化一下.

只看该作者 · 2023-5-17 10:03

说说用途吧，没准有节省的方案

1万 · 2023-5-17 11:40

可能你的代码有问题。 168MHZ/1M SPS /3= 56 （Instruction ）.一般比较操作仅需6条指令，双操作数指针操作算12条，分支指令算2条。还有富裕

1万 · 2023-5-17 11:43

本帖最后由 xch 于 2023-5-17 11:48 编辑

如果要实现5M SPS*3 数据比较，用 168mhz MCU平均每个数据比较用11条指令可能累死MCU。

我实测M4代码，打开编译速度优化选项，检查MCU实际运行代码，发现一次比较操作含分支用 6条指令。

1万 · 2023-5-17 11:49

1、优化程序，或者用汇编。

2、用硬件比较器，相当于 CPLD 。

3、深入研究应用场景，变通一下，降低 5M 这个指标。

1万 · 2023-5-17 11:58

读, 读, 取10bit, 取10bit, 比较, 写回. 一组至少6条指令. 三组算20条, *5M, 那就是100Mhz, 你可以选f7之类更高频的单片机

只看该作者 · 2023-5-17 12:34

现在已经是2023年了，用不着谈FPGA就变色了。

去年年底，我做了一个FPGA项目，以前从来没有用过CPLD和FPGA，刚开始买了一本VHDL的书，和一个开发板，用了一个星期肯完书，感觉挺简单就开始干了，又用了两个星期，项目就做完了，感觉还是挺简单的。

项目是通讯相关的，多个SERDES，涉及到随路时钟恢复，8B10B编解码，CRC校验，数据缓存，不同时钟域，UART通讯等。
涉及到的算法倒是不多，也没有FFT啥的。
当时FPGA选型本来想从 Altera 和 xilinx , lattice, actel, 里面选，CPLD和FPGA的开发板都买好了，每个都大几千。后来发现，太复杂，用不上。（到现在那几个开发板的包装都没拆呢)
后来发现了国产的FPGA也不错，从论坛上看见有介绍高云(GoWin) 的FPGA的，那个小蜜蜂系列，
内部资源不多，但是简单应用足够了，另外，内置 FlashROM，不需要外部配置芯片了，简单。
像我们用的 GW1N-LV4QN48 芯片，
内部有4608个LUT和2个PLL，支持硬件LVDS输入输出，做一般的通讯应用也够用了。
芯片也挺便宜，零售价30几块，批量价格20几块钱。
实际上，花钱的大头是他的那个下载器，要200多块钱，网上有卖兼容的下载器的，50多块，但是似乎有些芯片的功能不支持，比如似乎不支持下载到内部FlashROM里。

经过这个项目，我感觉，这个FPGA开发的难度，其实基本上和单片机开发也就差不多了。
高云的开发软件，里面自带了很多例程和IP核，可以拿来直接用，
但是很多IP核他是加密的，看不见源码，想修改点东西也改不了，
气不过，索性自己做，所以项目里连UART这些都是自己做的。
当然，也可能我是有一定的基础所以才比较快，
就比如说这个UART，虽然从来没用FPGA实现过，但是我自己用数字电路搭过，也算有一定的经验了吧。

只看该作者 · 2023-5-17 18:35

本帖最后由 rzxhjd 于 2023-5-17 19:18 编辑

xch 发表于 2023-5-17 11:43
如果要实现5M SPS*3 数据比较，用 168mhz MCU平均每个数据比较用11条指令可能累死MCU。

我实测M4代码，打 ...

兄弟，我50了，不想学新东西了，能简单一些简单一些。
是这样，我原计划每秒中断5M次，降低一些，甚至一半也行。
麻烦你估算一下，最高中断响应频率，我再研究研究
C与汇编混合编程，AVR和51用过，STM32没用过，如果可行我看研究一下，不过大脑迟钝了，如果太难的话要不行了。
每次中断，数据A（10位数据）+1，超最大值归零，用switch 分 6段，每一段程序差不多，每一段程序就是分别取三个端口的10位数据与三个表格的对应的序号为上面数据A的三个10位数据比较大小，根据比较结果对端口位操作，完成中断
麻烦你估算一下，每次相应中断，汇编的话需要多少时钟？
STM32汇编，每个指令需要多少时钟我没查，麻烦你粗略估算一下，
最开始用的AVR+CPLD，水平有限，没调试通过，换了407，结果速度有些慢，看看用汇编或许行
谢谢啊

只看该作者 · 2023-5-17 18:52

icecut 发表于 2023-5-17 11:58
读, 读, 取10bit, 取10bit, 比较, 写回. 一组至少6条指令. 三组算20条, *5M, 那就是100Mhz, 你可以选f7之 ...

兄弟，照你这么说，每秒5M次还有68MHz空闲，那行啊，其他事情占用时间很少，汇编能实现这么快？

1万 · 2023-5-17 20:14

rzxhjd 发表于 2023-5-17 18:52
兄弟，照你这么说，每秒5M次还有68MHz空闲，那行啊，其他事情占用时间很少，汇编能实现这么快？ ...

你完全可以嵌入汇编试一下啊. 你如果用循环的话, 要考虑循环展开. 否则循环也有时间损耗, 计数器就好几条指令. 68M也不一定够用啊.

1万 · 2023-5-17 20:50

rzxhjd 发表于 2023-5-17 18:35
兄弟，我50了，不想学新东西了，能简单一些简单一些。
是这样，我原计划每秒中断5M次，降低一些，甚至一半 ...

如果是中断服务·就拉倒吧。只能靠DMA请求处理数据。

1万 · 2023-5-17 21:03

rzxhjd 发表于 2023-5-17 18:35
兄弟，我50了，不想学新东西了，能简单一些简单一些。
是这样，我原计划每秒中断5M次，降低一些，甚至一半 ...

看你的介绍，这5M信号应当用计数器6分频，然后中断。

只看该作者 · 2023-5-17 21:12

本帖最后由 rzxhjd 于 2023-5-17 21:20 编辑

xch 发表于 2023-5-17 21:03
看你的介绍，这5M信号应当用计数器6分频，然后中断。

就是计数器时钟84MHz，16分频，产生中断，搭车问一下，中断响应和返回用几个时钟？不行就算了，我已经把它暂时搁置一边了，除非简单，花时间少，否则先暂时放一下，
计数器21分频，中断频率4M也行

1万 · 2023-5-17 21:41

rzxhjd 发表于 2023-5-17 21:12
就是计数器时钟84MHz，16分频，产生中断，搭车问一下，中断响应和返回用几个时钟？不行就算了，我已经把它 ...

void TIM1_CC_IRQHandler(void)
{
  volatile static uint32_t s=0;
  /* USER CODE BEGIN TIM1_CC_IRQn 0 */

  TIM1->SR =0;;
  s = TIM1->CNT;
  if(gDelay10us)
  {
gDelay10us--;
  }

  asm("nop");
  /* USER CODE END TIM1_CC_IRQn 0 */
  //HAL_TIM_IRQHandler(&htim1);
  /* USER CODE BEGIN TIM1_CC_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM1_CC_IRQn 1 */
}

实测这样一个中断服务程序花了46个机器周期。168MHZ/46 =3.6MHZ.  5MHZ 没戏。MCU 估计得找个200MHZ的才能响应5MHZ 中断。

只看该作者 · 2023-5-17 21:58

xch 发表于 2023-5-17 21:41
void TIM1_CC_IRQHandler(void)
{
volatile static uint32_t s=0;

谢谢老弟，那我放放吧，等我有功夫用AVR和CPLD吧，AVR比32熟

只看该作者 · 2023-5-18 08:17

中断，涉及到了入栈出栈等，至少20个周期以上。这种可以想办法把数据放到DMA中去读取吗？CPU只做比较处理。

只看该作者 · 2023-5-18 09:32

其实有几个地方不太清楚，这1秒内是单纯只是比较的时间，还是包括了数据的读取、保存以及if之类的逻辑判断，还有就是数据类型是整形还是浮点

如果单纯只是比较的时间，可以尝试手动展开循环，比如原来程序里是一个5M次的for循环，内部就做了一次比较，改成内部连续做4次比较，循环次数改为5M/4，for循环的条件部分是非常消耗时间的，或者改成while循环再展开也行，同时整个工程开最高等级优化

如果是包含了读取保存和各种逻辑判断，那么可能要考虑优化下这部分的整体代码逻辑了，比如用环形缓冲区一边读一边做比较，还得考虑数据的读取速度是否达标，毕竟读取速度不行的话处理逻辑再怎么优化也没啥用