大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是恩智浦i.MX RT系列MCU的性能。
在前面的文章，恩智浦i.MX RT系列微控制器介绍篇(1) - 概览里，痞子衡给大家简单介绍过恩智浦在2017年推出的新一代跨界微控制器i.MX RT系列，该系列第一款芯片i.MX RT105x性能完爆同时期市面上所有的微控制器，官方公布的CoreMark跑分高达3020，有人可能不明白这个数字意味着什么。
作为对比，我们再来看看目前较为流行的以Cortex-M3为核心，主频为72MHz的MCU产品，它的CoreMark是108（此处应该有类似My God的尖叫），真是没有对比就没有伤害，那么i.MX RT105x性能到底有没有这么强？今天痞子衡为大家实测一下。
关于CoreMark标准的基本知识，痞子衡之前专门写过一篇文章《微控制器CPU性能测试基准(EEMBC-CoreMark)》，本篇就是基于了解CoreMark基本知识之后的一次实践。
来，让我们开始吧！
一、准备工作
1.1 硬件平台i.MX RT1050 EVK开发板
要实测i.MX RT105x的CoreMark，首先你得有一块开发板，恩智浦官网上有i.MX RT105x配套的评估板，如下图所示，痞子衡今天用的就是这块板子，板载主芯片型号为i.MX RT1052DVL6
1.2 集成开发环境IAR EWARM
ARM Cortex-M微控制器的集成开发环境有很多，其中IAR EWARM凭借优良的特性备受广大工程师青睐，且痞子衡在CoreMark标准基本知识介绍文章的最后，贴出了一张i.MX RT1050与市面上另一款Cortex-M7产品的性能对比图，其中CoreMark跑分就是在IAR下得到的，所以今天痞子衡也选用IAR作为软件环境，具体版本为IAR EWARM v8.20.2。
1.3 官方软件开发包NXP MCUXpresso SDK
在开始移植CoreMark程序之前，我们需要先有一个最简单的，运行在i.MX RT1050上的hello world例程，当然我们可以对着数据手册自己从头写一个，但是这里痞子衡推荐使用官方软件开发包。
首先，注册并登录恩智浦官网，来到MCUXpresso SDK Builder页面，在"Select Development Board"里，选择EVKB-IMXRT1050并点击Build MCUXpresso SDK，然后跳转到下一个页面，在"Developer Environment Settings"里选择IAR并点击Download SDK，随后便可得到SDK_2.3.1_EVKB-IMXRT1050.zip，下面是痞子衡下载的开发包具体版本信息：
随着时间的推移，你可能会下载到更新的版本，但本文描述的基本操作依然有效。
二、开始实测 2.1 跑通hello world 给i.MX RT1050EVK板子供电(J2口接5V输出的电源)，并且使用USB线连接电脑与板子的J28 USB口，此时在电脑的设备管理器，应该可以看到USB虚拟串口(EVK板载OpenSDA调试器内含USB转串口功能，如果看不到串口，请自行安装PE Micro驱动)。 打开前一步下载的开发包里的hello world工程，所在目录为： \SDK_2.3.1_EVKB-IMXRT1050\boards\evkbimxrt1050\demo_apps\hello_world\iar\hello_world.eww工程，确认工程option里linker文件选择的是MIMXRT1052xxxxx_ram.icf，然后J21 JTAG口连接上Jlink Plus，直接将工程下载进主芯片的RAM运行。 如果工程运行正常，你在串口调试助手(115200，8N1)里，应该能看到"hello world."打印输出。
2.2 移植CoreMark程序 以hello_world工程为基础，将从EEMBC官网下载到的coremark_v1.0.tgz包解压，将\coremark_v1.0\以及\coremark_v1.0\barebones\ 路径下，如下所有源文件(.c或.h)全部拷贝到hello world工程目录下： \coremark_v1.0
\barebones -- 移植到裸机下需要修改的文件
\core_portme.h -- 移植平台工程具体配置信息
\core_portme.c -- 计时以及板级初始化实现
\cvt.c
\ee_printf.c -- 打印函数串口发送实现
core_main.c -- 主程序入口
core_state.c -- 状态机控制子程序
core_list_join.c -- 列表操作子程序
core_matrix.c -- 矩阵运算子程序
core_util.c -- CRC计算子程序
coremark.h -- 工程配置与数据结构定义
将上面的所有coremark源文件全部添加进hello_world工程，并从工程中移除原主函数入口文件hello_world.c，此时基本coremark工程就完成了。
但注意此时工程无法正确编译，因为从 \coremark_v1.0\barebones\下拷贝的源文件还需要进一步修改。
2.2.1 板级初始化 程序移植的第一步是实现板载初始化，编译上一步建好的coremark工程会报这样的错误：error "Call board initialization routines in portable init (if needed), in particular initialize UART!\n"。其实这是coremark作者故意在core_portme.c里，函数portable_init()中留下的提示，我们需要用i.MX RT1050的板级初始化函数，替代这个#error。打开之前移除的hello_world.c文件，将其中板级初始化函数调用拷贝到portable_init函数中： void portable_init(core_portable *p, int *argc, char *argv[])
{
// 删除#error提示
//#error "Call board initialization routines in portable init (if needed), in particular initialize UART!\n"
// 添加板级初始化调用
/* Init board hardware. */
BOARD_InitHardware();
//...
}
原hello_world里，BOARD_InitHardware已经包含了系统时钟以及UART初始化，所以这里的移植工作就算结束了。
2.2.2 计时功能 程序移植的第二步是实现计时功能，由于CoreMark得分其实是单位时间内跑了多少次CoreMark程序，所以CoreMark工程必须要有计时功能。编译coremark工程会报这样的错误error "You must implement a method to measure time in barebones_clock()! This function should return current time.\n"，这也是coremark作者故意在core_portme.barebones_clock()函数里留下的提示。 关于计时器，第一个想到的自然是Cortex-M内核里的SysTick，不过考虑到coremark程序是要跑在600MHz的主频下，而SysTick计时器只有24bit，也就是说即使SysTick->LOAD设最大的reload值0xFFFFFF，也将每隔0.02796s (0x1000000 / 600MHz)产生一次SysTick中断，而CoreMark程序至少要跑10s以上，在coremark运行的10s内会产生357次（10/0.02796）SysTick中断，这无疑会降低coremark得分，所以SysTick直接被pass。(备注：SysTick->CTRL[2]用于选择SysTick的时钟源，默认1'b0为Core Clock，1'b1为外部clock，暂未研究这里的外部clock在i.MXRT105x上是否能用)。 翻看i.MX RT1052的参考手册，其支持的计时器种类很多，有GPT、PIT、TMR、WDOG，还是选择比较常用的32bit计时器PIT吧。 之前下载的软件包里也有PIT的例程\SDK_2.3.1_EVKB-IMXRT1050\boards\evkbimxrt1050\driver_examples\pit，打开pit.c文件将其中PIT初始化相关代码放入新定义的timer_pit_init()函数中并在portable_init()中调用timer_pit_init()一次以完成PIT初始化。 barebones_clock()函数中的#error也需要被PIT_GetCurrentTimerCount()函数替换，此外还需要添加定义#define CLOCKS_PER_SEC (24000000)，因为我们会在clock_config.c文件里的BOARD_BootClockRUN()函数最后添加如下语句以选择OSC作为PIT计时时钟，而EVK板载外部XTALOSC晶振是24MHz。
/* Configure PIT divider */
/* Set PERCLK_CLK source to OSC_CLK*/
CLOCK_SetMux(kCLOCK_PerclkMux, 1U);
/* Set PERCLK_CLK divider to 1 */
CLOCK_SetDiv(kCLOCK_PerclkDiv, 0U);
有朋友可能会好奇，我们似乎没有使能和实现PIT中断，其实在当前coremark工程下没有必要，因为PIT中断每隔178s(0x100000000/24MHz)才会触发一次，而我们只需要执行几十秒就够了，所以即使使能和实现PIT中断也用不到，当然如果能实现PIT中断更好，万一我们让coremark程序执行超过178s，不实现PIT中断就会导致计时出错。
#define CLOCKS_PER_SEC (24000000)
void timer_pit_init(void)
{
/* Structure of initialize PIT */
pit_config_t pitConfig;
PIT_GetDefaultConfig(&pitConfig);
/* Init pit module */
PIT_Init(PIT, &pitConfig);
/* Set max timer period for channel 0 */
PIT_SetTimerPeriod(PIT, kPIT_Chnl_0, (uint32_t)~0);
/* Start channel 0 */
PIT_StartTimer(PIT, kPIT_Chnl_0);
}
CORETIMETYPE barebones_clock()
{
// 删除#error提示
#error "You must implement a method to measure time in barebones_clock()! This function should return current time.\n"
// 添加PIT计数值返回语句
return(~PIT_GetCurrentTimerCount(PIT, kPIT_Chnl_0));
}
void portable_init(core_portable *p, int *argc, char *argv[])
{
// 删除#error提示
//#error "Call board initialization routines in portable init (if needed), in particular initialize UART!\n"
// 添加板级初始化调用
/* Init board hardware. */
BOARD_InitHardware(); // 添加PIT计时器初始化调用
/* Init timer for microsecond function. */
timer_pit_init();
//...
}
2.2.3 串口打印功能 程序移植的第三步是实现串口打印功能，由于hello_world工程已经包含串口打印功能，所以这里的修改比较简单。
void uart_send_char(char c)
{
// 删除#error提示
//#error "You must implement the method uart_send_char to use this file!\n";
// 添加UART发送函数调用
if (c == '\n')
{
char tmp = '\r';
LPUART_WriteBlocking((LPUART_Type *)BOARD_DEBUG_UART_BASEADDR, (const uint8_t *)&tmp, 1);
}
LPUART_WriteBlocking((LPUART_Type *)BOARD_DEBUG_UART_BASEADDR, (const uint8_t *)&c, 1);
//...
}
2.3 CoreMark参数配置 2.2里只是将基本CoreMark功能移植完成，但此时coremark工程还是无法编译，因为还有一些CoreMark配置没有确定，都在coremark_portme.h里，需要重定义下面三个宏，并且IAR的优化选项也要设置如下图所示： #define ITERATIONS (40000)
#define COMPILER_VERSION "IAR EWARM v8.20.2"
#define COMPILER_FLAGS "High - Speed - No size constraints"
2.4 输出CoreMark结果 到这里CoreMark的移植工作就完全结束了，此时coremark工程也应该能正常编译了。为得到最高的CoreMark得分，最后需要再确定两件事：一、Core Clock是否确定配置为600MHz；二、工程代码段/数据段是否放在了ITCM/DTCM RAM。 打开clock_config.c文件，查看BOARD_BootClockRUN()函数，ARM Core/AHB时钟确实都为600MHz。
void BOARD_BootClockRUN(void)
{
/* Boot ROM did initialize the XTAL, here we only sets external XTAL OSC freq */
CLOCK_SetXtalFreq(24000000U);
CLOCK_SetRtcXtalFreq(32768U);
CLOCK_SetMux(kCLOCK_PeriphClk2Mux, 0x1); /* Set PERIPH_CLK2 MUX to OSC */
CLOCK_SetMux(kCLOCK_PeriphMux, 0x1); /* Set PERIPH_CLK MUX to PERIPH_CLK2 */
/* Setting the VDD_SOC to 1.5V. It is necessary to config AHB to 600Mhz */
DCDC->REG3 = (DCDC->REG3 & (~DCDC_REG3_TRG_MASK)) | DCDC_REG3_TRG(0x12);
CLOCK_InitArmPll(&armPllConfig); /* Configure ARM PLL to 1200M */
CLOCK_SetDiv(kCLOCK_ArmDiv, 0x1); /* Set ARM PODF to 1, divide by 2 */
CLOCK_SetDiv(kCLOCK_AhbDiv, 0x0); /* Set AHB PODF to 0, divide by 1 */
CLOCK_SetDiv(kCLOCK_IpgDiv, 0x3); /* Set IPG PODF to 3, divede by 4 */
// ...
}
再打开MIMXRT1052xxxxx_ram.icf文件，查看text段确实放在了ITCM里(0x0 - 0x7FFFF)，data段确实放在了DTCM里（0x20000000 - 0x2007FFFF）。
define symbol m_interrupts_start = 0x00000000;
define symbol m_interrupts_end = 0x000003FF;
define symbol m_text_start = 0x00000400;
define symbol m_text_end = 0x0001FFFF;
define symbol m_data_start = 0x20000000;
define symbol m_data_end = 0x2001FFFF;
还等什么，将coremark工程赶紧下载进芯片并打开串口调试助手看CoreMark得分啊。痞子衡实测的CoreMark得分为2952，这与官方标称的3020还是有一点点差距。
对于coremark得分没上3000，痞子衡感到不服啊，那怎么提高coremark得分？痞子衡试尽方法（改编译器选项、调coremark配置）均无功而返，后来无意中看到EEMBC上跑出3036得分的IDE（编译器）是IAR 7.80，于是死马当活马医吧，痞子衡也在IAR 7.80.4上运行了一次，得到了3018分，原来这微小差异取决于编译器版本，真相大白。
文章出处：恩智浦MCU加油站
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发表于 2019-4-18 14:43:11
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发表于 2019-4-19 16:00:16
