本次测评主要测试一下CH32V307 GPIO的翻转速度。
一、背景
CH32V307搭载了一颗青稞V4F内核，支持硬件单精度浮点运算，144MHz主频下coremark达380，GPIO作为最基础的外设直接影响实时控制性能，因此对GPIO的翻转速度测试是很有必要的。
另外由于库函数的封装，会影响真实的硬件速度；输出速度50Mhz会误解为信号输出上限。
二、测试环境准备
1、核心板
CH32V307V-R2-1V1，外部晶振为8Mhz，通过PLL倍频到144Mhz
2、使用PD0作为测试引脚
3、测量设备
使用正点原子mini示波器，探头X1衰减模式
三、代码配置
1、基于沁恒官方的MRS开发工具，新建工程，生成的主函数如下
/*********************************************************************
* @fn main
*
* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Main program.
*
* [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url] none
*/
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
SystemCoreClockUpdate();
Delay_Init();
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
printf( "ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID() );
printf("This is printf example\r\n");
while(1)
{
}
}
2、初始化测试引脚
/*********************************************************************
* @fn GPIO_Toggle_INIT
*
* @brief Initializes GPIOD.0
*
* @return none
*/
void GPIO_Toggle_INIT(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
}
3、编写IO翻转代码
/* Global define */
#define USE_LIB 0
#define USE_REG 0
#define USE_ASM 1
/*********************************************************************
* @fn main
*
* @brief Main program.
*
* @return none
*/
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
SystemCoreClockUpdate();
Delay_Init();
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
printf( "ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID() );
GPIO_Toggle_INIT();
while(1)
{
#if USE_LIB
GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_0);
GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_0);
#elif USE_REG
GPIOD->BSHR = GPIO_Pin_0;
GPIOD->BCR = GPIO_Pin_0;
#elif USE_ASM
//GPIO_Toggle_Asm((uint32_t)&GPIOD->OUTDR);
GPIO_Toggle_Asm();
#endif
}
}
4、新建汇编文件
gpio_toggle.s
.section .text
.global GPIO_Toggle_Asm
GPIO_Toggle_Asm :
# 高速模式（约48MHz）
li t1, 0x40011410 # GPIOD_BSHR地址
li t2, 0x40011414 # GPIOD_BCR地址
li a5, 0x0001 # PD0置位值
loop:
sw a5, 0(t1) # 输出高电平
sw a5, 0(t2) # 输出低电平
j loop
四、实测结果
1、使用库函数进行GPIO翻转，将USE_LIB宏定义的值改为1，其他值为0
实测波形如图,翻转速度为9Mhz
2、使用寄存器进行GPIO翻转，将USE_REG宏定义的值改为1，其他值为0
实测波形如图,翻转速度为24Mhz
3、使用汇编语言进行GPIO翻转，将USE_ASM宏定义的值改为1，其他值为0
实测波形与寄存器GPIO翻转一样，都为24Mhz.
从指令周期来分析，寄存器需要两个周期
汇编也只有两个周期
按道理只需要两个周期，频率能达到更高，但
1、SRAM写操作需2~3周期；
2、连续sw指令导致数据依赖，RISC-V单发射流水线无法并行执行。
综上，CH32V307的极限翻转速度只有24Mhz
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