【技术分享】APM32F411 CoreMark 测试分享

只看该作者 · 2023-10-17 14:19

本帖最后由 kai迪皮于 2023-10-18 17:20 编辑

#申请原创# @21小跑堂

1 前言

CoreMark，是业内认可度较高的衡量MCU性能的一个测试。它的测试分数在一定意义上衡量了该款MCU的性能优劣，也可以使得工程师在芯片选型时有一定的参考。

该测试代码使用C语言进行编写，涵盖列表、数学矩阵等运算操作，并没有与内核相关的操作，单纯是进行运算测试。

由于实现是C语言代码，不同的编译器及优化等级也会影响到该测试分数的最终呈现，刚刚好极海官方提供的APM32F411的demo包含了以下环境：

1. Keil MDK
2. IAR
3. Eclipse + gcc

我对CoreMark进行一个学习的同时，就上面的三个环境进行APM32F411的测试验证CoreMark。

2 CoreMark 的移植

我们先获取CoreMark的源码：

获取APM32F411的SDK：

2.1 移植思路

首先我们先总结一下CoreMark需要的一些底层驱动：

1. printf 重定向。
2. 系统时间的计时。

根据以上需求，结合手上的APM32F411 TINY 板我们需要初始化APM32F411的外设有：

1. USART1
2. 系统滴答时钟。

2.2 测试环境

我的测试目标是看不同编译器环境下的APM32F411的测试分数，那我们需要准备的测试环境有：

1. Keil MDK （AC5/AC6）
2. IAR
3. Eclipse +Gcc

环境的搭建步骤我这里就不赘述，相信我们的小伙伴都可以解决。这里也统一规定各个测试编译器的优化等级都为最高优化等级“-O3”。

2.3 添加源码

我们把CoreMark源码中的以下文件复制至APM32F411的SDK中的Middlewares文件夹里：

2.4 工程包含源码

我这里选取官方提供的Examples中的“SysTick”例程进行CoreMark源码的添加（我复制了一份SysTick并改名为了CoreMark）。由于不同的开发环境对源码的添加方式有些许的差异，我这里就不一一说明（水文）了。

Keil MDK的话就是像图中的添加方式：

2.5 添加头文件包含

由于不同的开发环境对源码的添加方式有些许的差异，我这里就不一一说明（水文）了。

Keil MDK的话就是像图中的添加方式：

2.6 修改例程源码

回过头来看我们的移植思路，首先我们确认一下我们复制的“SysTick”有没有以下要点：

1. printf 重定向。
2. 系统时间的计时。

哦吼，printf 重定向有了，但是系统时间的计时，例程中是用来计时延时的，并不能用来指示当前时间。我们需要简单修改一下。

我们定义一个时间计数变量，让它每进入一次滴答中断（进入中断的时间是1ms 一次），自加一次：

复制

unsigned int system_tick = 0;



void SysTick_Init(void)

{

    SystemCoreClock = RCM_ReadSYSCLKFreq();

    /* SystemCoreClock / 1000 = 1ms */

    if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000))

    {

        /* Capture error */

        while (1);

    }

}



void system_tick_fun(void)

{

    system_tick++;

}

与此同时我们也把当前的MCU及系统时钟信息也打印一下：

复制

    printf("\r\n");

    printf("\r\n");

    printf("******************************************\r\n");

    printf("APM32F411 CoreMark \r\n");

    printf("SystemCoreClock: %d Hz\r\n",SystemCoreClock);

    printf("******************************************\r\n");

更重要的是由于CoreMark测试需要更大的堆栈空间，建议把堆栈空间改大至0x1000；

2.7 修改CoreMark源码

2.7.1 core_portme.h

这里我们需要重点修改一下core_portme.h文件：

1. 编译器定义：

复制

/* Definitions : COMPILER_VERSION, COMPILER_FLAGS, MEM_LOCATION

        Initialize these strings per platform

*/

#ifndef COMPILER_VERSION

#ifdef __GNUC__

#define COMPILER_VERSION "GCC"__VERSION__

#elif defined (__ICCARM__)

#define COMPILER_VERSION "ICCARM"__VERSION__

#elif defined (__CC_ARM)

//#define COMPILER_VERSION "Please put compiler version here (e.g. gcc 4.1)"

#define COMPILER_VERSION "Armcc V5.06 update 6 (build 750)"

#endif

#endif

2. 代码优化等级

复制

#ifndef COMPILER_FLAGS

#define COMPILER_FLAGS \

    "-O3"

//    FLAGS_STR /* "Please put compiler flags here (e.g. -o3)" */

#endif

3. 主测试函数的变量支持

复制

#define MAIN_HAS_NOARGC 1

2.7.2 core_portme.c

接下来我们修改core_portme.c中对于时基相关的定义：

复制

#define ITERATIONS 4000



extern unsigned int system_tick;

ITERATIONS是循环测试多少次CoreMark的相关测试，我这里设置是4000，需要注意的是不同的芯片该值是有差异的，如果你是移植至其他芯片，需要注意这里的取值。

复制

#define NSECS_PER_SEC              1000//CLOCKS_PER_SEC

#define CORETIMETYPE               clock_t

//#define GETMYTIME(_t)              (*_t = clock())



#define GETMYTIME(_t)              (*_t = system_tick)

然后是NSECS_PER_SEC，告诉系统我们的时基（1S）中有多少计数值，由于我的时基是1ms，所以这里设置是“1000”。
GETMYTIME(_t)是获取当前的计数值，这里直接返回我们在滴答定时器中的system_tick变量。

2.7.3 core_main.c

由于我们是已经有一个主函数了，需要在已有的主函数调用CoreMark测试主函数，我们这里修改一下CoreMark的主函数名字(core_main.c中)：

复制

#if MAIN_HAS_NOARGC

MAIN_RETURN_TYPE

CoreMark_main(void)

{

    int   argc = 0;

    char *argv[1];

#else

MAIN_RETURN_TYPE

CoreMark_main(int argc, char *argv[])

{

由于测试的分数还有一个衡量，就是“CoreMark/MHz”分数。我们在测试分数输出的地方加入该测试分数的输出：

复制

ee_printf("CoreMark 1.0 : %f / %s %s",

                      default_num_contexts * results[0].iterations

                          / time_in_secs(total_time),

                      COMPILER_VERSION,

                      COMPILER_FLAGS);

            ee_printf("\r\n");



            extern unsigned int SystemCoreClock;

            ee_printf("CoreMark/MHz 1.0 : %f / %s %s",

                      default_num_contexts * results[0].iterations / (SystemCoreClock/1000000)

                          / time_in_secs(total_time),

                      COMPILER_VERSION,

                      COMPILER_FLAGS);

2.7.4 其他

由于我的串口助手是使用“\r\n”换行，我这里就把CoreMark测试代码里面的“\r”换行全部修改了。这里就不一一赘述。

2.8 设置优化等级

由于我们主要测试最高优化等级的CoreMark分数，我们需要吧各个编译器的优化等级进行调整：

1. Keil MDK

2. IAR

3. Eclipse + gcc

3 进行CoreMark测试

完成代码移植，编译无误后进行测试。

3.1 主频100Mhz

首先是主频100Mhz的测试：

1. Keil MDK AC5

2. Keil MDK AC6

3. IAR 8.5

4. Eclipse +gcc

3.2 主频120Mhz

然后是主频120MHz的测试：

1. Keil MDK AC5

2. Keil MDK AC6

3. IAR 8.5

4. Eclipse +gcc

4 数据总结

经测试汇总，不同主频及编译器情况下CoreMark测试汇总画出折线图。

通过以上数据我们发现:

1. 在相同情况下.AC6编译器的效率是最好的（PS，难怪Keil 不维护 AC5了，(*/ω＼*))。
2. 芯片主频提升后，CoreMark分数整体上升但是CoreMark/MHz的分数不一定上升。这个时候如果考虑功耗（主频越高功耗肯定随之上升）等多方面，芯片是否使用高主频去工作得再三思虑。

这里是参考代码

APM32F4xx_SDK_V1.4_CoreMark.zip (1.23 MB) 。

只看该作者 · 2023-10-18 13:24

F4的性能还是强啊！

只看该作者 · 2023-10-18 16:28

shanyuxiang 发表于 2023-10-18 13:24
F4的性能还是强啊！

是的呢

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