从8/16位向32位图形MCU升级的技巧
测量性能本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/173681.htm
在早期的一些日子里,我的好奇心促使我想知道PIC32究竟带来什么好性能。在我的16位器件一书的第四章中,即“Numb3rs”,我对执行基本的算术运算所需的指令周期数进行了统计,并将它们与各类整数和浮点类型进行了比较。这在时钟周期与所执行的指令密切相关的场合,如PIC24和dsPIC DSC内核中那样,这种方法是合理的。但在PIC32内核中,由于采用了MIPS的传统,为“比赛”增加了“难度”。每个时钟周期所执行的指令是可变的,因为当执行代码快于闪存额定速度(每30MHz只插入一个时钟周期)时可以插入等待状态,或者可以无关,这要归功于预取状态机(能够一次预取四条指令)。最后,激活一个高速缓存,进一步改进了高速性能。
PIC32的高速缓存使得周期数有点不可预测,也许变得没有意义。我好像觉得我从货物推车一下子升级到了一级方程式赛车一样!于是,我决定需要在32位器件一书中增加一章关于PIC32的性能调整内容。为了给PIC32加上重载荷,我找到我在大学读书时学习基本数字信号处理的一个老代码程序:即快速付里叶变换。我采用的是标准浮点结构,没有手工和编译器优化。另外还用了一个32位定时器,让PIC32自己计时,随后我逐步地开始选用一些新的程序选项。
开始时,我激活指令预取,然后我找到高速缓存,再随后我通过人工方式调整等待状态。一开始性能改善极大,并且随着之后对配置进行进一步的细调,性能改善更多。最终,我意识到最佳的配置必须随应用定制,但必须由标准器件库中的SYSTEMConfigPerformance()提供一个好的起点。
学习外设库
这是我第一次使用“标准”外设库,也是这种爱/恨关系的开始。由于我在非常小型的8位器件上使用汇编进行代码开发已经许多年了,且通常都是需要采用手工优化客户代码,我基本上都是自己亲自工作,最终我开发出了一些自己的器件库。
这一次,在投放PIC32产品之前一年多的时间,我不仅移植了16位器件的库,还对它们进行了扩展来支持一系列新功能。我没有更多的理由-唯一理由就是我自己必须掌握并学会如何使用它们。参见用于一个使用该外设库的程序代码段的Listings1和2,见图2。
图2:代码移植时用于一个使用该外设库的程序代码段的Listings1和2。
通过利用这个新库,16位和32位应用之间的代码兼容“绝对”没有问题。即便是外设寄存器上的极小差别也可以通过应用代码完全消除。实际上,这使得一个应用在16位器件和32位器件上都可以运行,从而开发人员面向两种架构,却维护统一的代码基。
不过,虽然在器件数据页中对硬件控制寄存器名称已有注明(甚至每一位都很详细),但却没有所有的功能/宏名及其参数。很多时候,我发现必须将单个的包含文件与器件数据页进行比较,尝试着去猜测究竟有哪些控制位与一个特定的库参数相关。当利用最简单的库(比如I/O端口操作)时,这是一件特别麻烦的事情,对我来说,在这里,库抽象层的优点更值得质疑。
最终,我发现可以采取一个平衡折中。即可以采用传统的方法访问绝大部分的基本外设(例如I/O端口和计时器),而在使用更复杂/新外设时才使用库。于是,我迅速通过了有关代码的几个章节,实际上什么都没有改。这些章节包括:SD/MMC接口,FAT16文件I/O甚至包括WAV音乐文件重放。
当我决定再深入地研究中断时,以及后来开始使用PIC32的新DMA模块时,这些库的好处就变得很明显了。
中断和决策
PIC32提供两种中断选择:一种是非常类似于PIC16/18 8位架构操作方式的单矢量模式(顺便指出,与RTOS也更加友好),另一种是更类似于16位PIC24MCU和dsPIC DSC工作模式的多矢量模式。利用interrupt.h库来设置参数是轻而易举的事情。
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