本帖最后由 淹死的鱼yang 于 2026-1-4 00:43 编辑
【G32R501 Micro-EVB测评】zidian指令加速器运算性能测试 补充说明：此账号与TCSYANG均为本人，评测活动是在TCSYANG账号下参与的，由于该账号暂时无法登录，无法在TCSYANG发表。
最近有幸参与 G32R501 Micro-EVB开发板的测评活动，开发板主控芯片是极海微电子的G32R501，基于ARM Cortex M52内核的双核同构实时控制器，数据手册中说主频最大可以到250MHz，稳定运行到200MHz应该是没有问题的。这颗芯片还有一个亮眼的地方就是“紫癜”指令加速器了，做过电力电子开发的人都知道在控制环路和SVPWM发波算法中会多次使用到三角函数运算，纯数学三角函数运算是比较耗时的操作，普通单片机倒是可以采用Q格式定点数方式实现，不过精度差了些意思。本人后来使用过TI公司C2000系列的TMS320F28377D双核DSP，这颗芯片的主频同样是可以稳定达到200MHz，支持TMU三角函数加速单元。经过本人实际测试使用，对比普通的浮点数处理器FPU数**算，TMU的表现还是相当亮眼，截图如下：
可以看到相比普通的浮点数数**算，使用TMU硬件加速器的情况下，运算速度提升了将近3倍，TI官方说是5个时钟周期，限于本人的测试条件和测试方法，实际测试结果在10个时钟周期左右，表现还是很亮眼。不得不说，一旦吃上了硬件加速器这种细粮，还觉得定点数计算那种粗粮香的绝对是二百五。言归正传，开始对比测试一下我们的主角——G32R501的zidian加速指令，看看国产芯片的算力如何。 拿到评测主办方寄来的开发板，从极海官网上下载了SDK，安装好最新版本的keil MDK5.43a，首先编译烧录一个点灯例程，程序能够正常烧录运行，证明我搭建的测试环境和开发板都是OK的。接下来，要达到我的最终目的，首先要基本搞明白官方SDK的代码结构，工程配置等，便于我在现有例程的基础上，编写三角函数指令运行时间的测试程序。研究了SDK的代码结构，和TMS320F28377D的底层代码结构基本一致，底层外设驱动代码提供了两种对芯片外设的操作代码，一种接近于寄存器操作，在SDK的device_support/example目录下的外设例程，另一种封装程度较高，在SDK的drivelib/example目录下的外设例程，经过本人实际调试，需要注意两套代码不可以混合使用，否则会出现不可预知的效果，建议使用后者，代码结构清晰，便于开发，我后边的测试代码也是基于后者实现的。理解清楚SDK的组织结构，接下来就是打通UART外设，实现printf函数，便于通过串口调试助手打印我的测试结果，过程都是烂了大街的，此处不再赘述。
接下来干正事，编写代码测试zidian指令时间，zidian扩展指令的使用可以直接参照SDK目录下的doc文档，官方已有详细说明，代码运行时间测量这里直接使用内核自带的系统时钟计数器DWT，在system_g32r501_dwtmeasure.h头文件中已经提供了相关操作函数，直接调用即可。我这里只测试了扩展指令__sin()和__cos()，其他的方法类似，测试过程和结果如下图所示 从串口调试助手的打印接结果来看，sin和cos的计算时间是一致的，角度未归一化到[0, 2π的指令__sin和__cos运行速度更快，时间为0.215us-0.135us=0.08us，能达到TI的TMS320F28377D的TMU单元实测值的一半，还是比较亮眼的，以上是代码优化等级为-o0时的测试结果，如果采用-o3优化等级，测试结果如下：
角度未归一化到[0, 2π的指令__sin和__cos运行速度能达到10ns，归一化时能达到25ns，相当于2~5个时钟周期，计算速度相当亮眼
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没错，这次很多小伙伴都测试了加速，数据还是很亮眼的，在应用侧也能实现比较大的提升
