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極海E103 FPU浮點(diǎn)運(yùn)算性能簡單測試

2023-06-25
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#申請?jiān)瓌?chuàng)# #技術(shù)資源# 查看規(guī)格書發(fā)現(xiàn)，APM32E103系列除了可以兼容STM32F103系列外，還增加了一些外設(shè)功能。比如FPU、CAN2、外擴(kuò)SDRAM等。其中FPU（浮點(diǎn)運(yùn)算單元）一般是在M4內(nèi)核的芯片上才有的，可以大大提升浮

#申請?jiān)瓌?chuàng)# #技術(shù)資源#
查看規(guī)格書發(fā)現(xiàn)，APM32E103系列除了可以兼容STM32F103系列外，還增加了一些外設(shè)功能。比如FPU、CAN2、外擴(kuò)SDRAM等。
其中FPU（浮點(diǎn)運(yùn)算單元）一般是在M4內(nèi)核的芯片上才有的，可以大大提升浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算效率。
查看手冊和SDK發(fā)現(xiàn)，APM32E103的FPU使用上是與M4內(nèi)核自帶的FPU有區(qū)別的，需要像使用外設(shè)一樣開啟時(shí)鐘，調(diào)用封裝好的庫函數(shù)。
FPU庫的sc_math.h中聲明了能使用的浮點(diǎn)運(yùn)算函數(shù)。

C語言中進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，可以調(diào)用math.h來進(jìn)行浮點(diǎn)計(jì)算。
接下來就簡單對比測試下APM32E103的FPU與math.h中進(jìn)行同樣的sin()和cos運(yùn)算，看計(jì)算時(shí)間分別是多少。

計(jì)算思路就是通過先清零TMR5計(jì)數(shù)值，讀進(jìn)行100次浮點(diǎn)運(yùn)算前后的計(jì)數(shù)值來計(jì)算所用時(shí)間。

void TMR5_Init(void)
{
TMR_BaseConfig_T TMR_BaseConfigStruct;
RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_TMR5);
TMR_BaseConfigStruct.clockDivision = TMR_CLOCK_DIV_1;
TMR_BaseConfigStruct.countMode = TMR_COUNTER_MODE_UP;
TMR_BaseConfigStruct.division = 7;
TMR_BaseConfigStruct.period = 0xFFFF;
TMR_BaseConfigStruct.repetitionCounter = 0;
TMR_ConfigTimeBase(TMR5, &TMR_BaseConfigStruct);
TMR_Enable(TMR5);
}

復(fù)制代碼

int main(void)
{
RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_FPU);
RCM->CFG |= BIT27;
TMR5_Init();
Usart_Init();
a=10*PI/180;
printf("Angle=%5.11f\r\n",a);
TMR_ConfigCounter(TMR5,0);
m=TMR_ReadCounter(TMR5);
for (s = 0; s < 100; s++)
{
ans[0] = sc_math_sin(a);//FPU sin()
}
n=TMR_ReadCounter(TMR5);
printf("\r\nAPM32 FPU SIN(): %5.11f\r\n", ans[0]);
printf("Time:%d\r\n",(n-m));
TMR_ConfigCounter(TMR5,0);
m=TMR_ReadCounter(TMR5);
for (s = 0; s < 100; s++)
{
ans[1] = sin(a);//math.h SIN()
}
n=TMR_ReadCounter(TMR5);
printf("\r\nC math.h SIN(): %5.11f\r\n", ans[1]);
printf("Time:%d\r\n",(n-m));
TMR_ConfigCounter(TMR5,0);
m=TMR_ReadCounter(TMR5);
for (s = 0; s < 100; s++)
{
ans[0] = sc_math_cos(a);//FPU cos()
}
n=TMR_ReadCounter(TMR5);
printf("\r\nAPM32 FPU COS(): %5.11f\r\n", ans[0]);
printf("Time:%d\r\n",(n-m));
TMR_ConfigCounter(TMR5,0);
m=TMR_ReadCounter(TMR5);
for (s = 0; s < 100; s++)
{
ans[1] = cos(a);//math.h cos()
}
n=TMR_ReadCounter(TMR5);
printf("\r\nC math.h COS(): %5.11f\r\n", ans[1]);
printf("Time:%d\r\n",(n-m));
}

復(fù)制代碼

使用串口就能打印輸出浮點(diǎn)運(yùn)算值和所用時(shí)間。
輸入角度為10°時(shí)的結(jié)果。

輸入角度為120°的結(jié)果：

從計(jì)算結(jié)果來對比看，浮點(diǎn)運(yùn)算值都還是比較準(zhǔn)確的。
APM32E103的FPU對計(jì)算效率的提升還是很明顯的，目前由于是硬件完成計(jì)算，不同的輸入值對運(yùn)算時(shí)間基本沒有影響。
而使用math.h的sin()和cos()需要轉(zhuǎn)換運(yùn)算，不同輸入值的計(jì)算時(shí)間都不一樣。
整體而言APM32E103的FPU對支持的浮點(diǎn)運(yùn)算函數(shù)，運(yùn)算的效率和準(zhǔn)確性還是很不錯(cuò)的，有比較多浮點(diǎn)運(yùn)算的場合還是比較合適的。

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