大家好，我是张巧龙，提起MCU性能测试，最著名的就是CoreMark和Dhrystone。

6 F" Q2 e: d9 @# [/ {; ?CoreMark以每秒迭代次数作为性能评价，而Dhrystone的DMIPS与Dhrystone标准相关。


本文讨论CoreMark，先来看看MCU厂家如何宣传自家产品性能。

▍揭开神秘面纱：CoreMark是什么？为什么它可以作为MCU的性能指标？这个数是怎么计算出来的？
/ y+ v  a- ^  l9 n( s+ [
8 D4 M. g5 q  z) f) p1 f  T1 Y
9 C: D* ~8 S% I7 T3 P! HCoreMark是衡量嵌入式系统中微控制器性能的基准。通过包含列表处理（查找和排序）、矩阵处理（常见的矩阵操作）、状态机（确定输入流是否包含有效数字）和CRC（循环冗余校验）等算法的测试给出性能评价。
; n# n: y# B1 _0 Y* R

. u! C7 V) f; K) f需要下载的软件包是免费开源的， 可以在官方网站找到：EEMBC’s CoreMark®，网页截图如下。
' F1 f$ P: R% {- V1 l" `2 h

▍作业不难：怎么将CoreMark移植到自己的MCU上？运行CoreMark需要哪些外设支持？


51单片机也可以跑CoreMark的，所以硬件上不用担心。运行CoreMark，需要定时器提供计时功能，还需要一种向外部打印消息的手段。


& J5 y! F, i' S8 k1 A一个比较简单的方法是，调用stdio.h中定义的printf()函数，将其重定向到串口。现以使用STM32CubeIDE将CoreMark移植到STM32G071为例进行说明。

) y$ `! n# I& r. s
● Step1：复制必要文件到目标工程。现已准备好目标MCU的软件工程，其文件结构如下图右侧所示。从CoreMark官网获得软件包，软件包解压后文件结构如下图左侧所示。
( h% L: B4 |7 f
- q* Y- d7 s% v5 k* g  b, z
在右侧软件工程中新建文件夹CoreMark，将左侧绿色框中，core_list_join.c、core_main.c、core_matrix.c、core_state.c、core_util.c、coremark.h等文件放到CoreMark文件夹里。
: F6 g- Z, E/ d4 T6 s
% ?, T' y  p- D* C' S3 [
打开左侧simple文件夹，将core_portme.c复制到Src文件夹中，将core_portme.h复制到Inc文件夹中。

（彩色高亮标记与图中颜色标记对应，共5个步骤）

● Step2：由于core_main.c文件已定义了main()函数，该main()函数执行时调用core_portme.c中的portable_init()函数作为MCU初始化接口，因此需要将MCU工程中原main.c文件MCU初始化代码移动到到portable_init()函数里并删除原有main.c文件。
3 C' t- u; \$ }
. F3 P; z1 F9 r: @
/ F1 o& a8 h( b9 v' p1 B4 s3 V以STM32CubeIDE工程为例，需要移动SystemClock_Config和一堆MX_开头的初始化函数（注意相关结构体、函数原型与函数实现要一起移动）。
8 K  E; X8 o  ~1 d0 T0 q

● Step3：CoreMark的分数最终表示为Iterations/Sec，也就是每秒迭代数，而Sec和系统Ticks相关。用过RTOS的朋友应该对这个概念很熟悉，考虑文字不太好解释，直接看core_portme.c里这个宏定义。
  n1 L: t7 m+ o( A- X- y

1. #define EE_TICKS_PER_SEC    1000

复制代码

● 这里我定义每秒1000个Tick，每个Tick时长1ms，对应定时器每1ms触发一次中断。使用一个计数变量，定时器进入中断一次，该变量值+1；对该变量值/1000即可求得定时器运行时长，也就是上文的Sec。

' C5 `  _- N) f; t
5 y% J0 G; ~: `: N# e* N! G所以EE_TICKS_PER_SEC并非一定要设置为1000，和定时器中断频率对应即可。与定时相关的函数有以下三个。

1. void start_time(void)；//启动计时器；
   ( [+ P- `& j. J  L& ]
2. void stop_time(void)；//停止计时器；
   9 J3 j6 I( e0 r. `9 \% i
3. CORE_TICKS get_time(void)；//获取计时器的计数值。

复制代码

● 在start_time()里实现定时器启动功能，在stop_time()里实现定时器停止功能，在get_time()中获取中断计数值。数据类型“CORE_TICKS ”实际上就是“unsigned long”。
- x  ?# ^! u* b1 q, r: e5 }$ j2 T" A
8 p5 a0 ~4 S# x8 o) B
  }  O5 ]% @4 M. b9 h为方便操作，推荐将计数变量设置为全局变量，这样可以通过extern关键字直接访问。此处以TIM1为例，代码如下：
: H: ?# V9 R" M$ I& f

1. 
   
2. //计数变量
   & x8 S8 S1 {& [2 W8 \
3. unsigned long time_ms_ticks=0;
   
4. 
   & X$ j: S$ g( z: g
5. //定时器启动
   & E9 r3 {$ F! e
6. void start_time(void)
   # {9 O: E9 y8 Q( c( w
7. {
   ( h2 F8 n5 C  {
8.   (&htim1)->State = HAL_TIM_STATE_BUSY;
   
9.   __HAL_TIM_ENABLE(&htim1);
   ( g! I" Q# Y* J- g# ?
10.   __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim1, TIM_IT_UPDATE);
    " f- d# K/ Y9 K- {0 J% g& W
11. }
    
12. 
    1 c2 d/ z5 d$ R9 w0 Y8 j
13. //定时器停止
    
14. void stop_time(void)
    
15. {
    / D/ x! J  i; x7 q6 V, ?, |
16.   __HAL_TIM_DISABLE_IT(&htim1, TIM_IT_UPDATE);
    - v* |" y& t9 c9 Q
17.   __HAL_TIM_DISABLE(&htim1);
    + P1 {0 q) t6 e- W" ^1 @
18.   (&htim1)->State = HAL_TIM_STATE_READY;
    
19. }
    / ?7 C$ u5 ?' q; ?% u& }& Y
20. 
    4 `4 R" u5 G5 R
21. //获取中断计数值
    
22. CORE_TICKS get_time(void)
    / ^+ U' v4 A6 ?( k1 f
23. {
    
24.   return time_ms_ticks;
    
25. }
    
26. 
    $ D  M, |/ i3 p" ^& d4 J7 Z; `
27. //中断处理函数
    
28. extern unsigned long time_ms_ticks;
    
29. void TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQHandler(void)
    
30. {
    2 l+ z  x$ z0 p% ~' _! ?
31.   HAL_TIM_IRQHandler(&htim1);
    
32.   time_ms_ticks=time_ms_ticks+1;
    2 O4 T2 [7 d4 `/ }
33. }

复制代码

● 注释部分不使用的代码。以下代码位于core_portme.c中，需要注释掉：

1. //#define NSECS_PER_SEC              CLOCKS_PER_SEC
     Z- q1 G0 W: B. u
2. //#define CORETIMETYPE               clock_t
   5 |3 v% |' ^5 Z5 G% A
3. //#define GETMYTIME(_t)              (*_t = clock())
   
4. //#define MYTIMEDIFF(fin, ini)       ((fin) - (ini))
   
5. //#define TIMER_RES_DIVIDER          1
   6 `/ ?: I! v3 ?: l* O: `$ V& A
6. //#define SAMPLE_TIME_IMPLEMENTATION 1
   9 r: J1 a9 i: r1 }, Z8 r. d# w; ]9 b
7. 
   : B  e9 {/ q0 y8 H. K
8. //static CORETIMETYPE start_time_val, stop_time_val;

复制代码

● CoreMark要求的最短测试时间为10s，若测试时间低于10s则会报错，见下图：

● 为获得有效的测试结果，需修改core_portme.c中关于ITERATIONS的设置，官方代码中ITERATIONS没有定义：

1. volatile ee_s32 seed4_volatile = ITERATIONS;

复制代码

此处使用STM32G071，主频64MHz。经测试ITERATIONS修改为1200左右即可。
$ R7 c! w- x- {1 C' \7 A

1. volatile ee_s32 seed4_volatile = 1200;

复制代码

● Step4：打印测试结果时，编译器优化等级和调试等级也可以打印出来。这类信息可在core_portme.h中通过宏COMPILER_FLAGS修改。这里我使用-Ofast优化，调试等级-g3，修改如下：

1. #ifndef COMPILER_FLAGS
   
2. #define COMPILER_FLAGS "-Ofast -g3"
   : _' s3 g6 C: P
3. #endif
   

复制代码

● 重定向printf到串口，可参考以下代码（以STM32 LPUART1为例），根据IDE不同可能需要添加float类型支持：
: i: }0 v+ z& d- x

1. __io_putchar (int ch)
   # Y1 b! w' `, I9 U! k
2. {
   * O& Y7 O" a0 R5 o" M& `
3.   HAL_UART_Transmit (&hlpuart1, (uint8_t*) &ch, 1, 0x0F);
   3 r* |- [! ]. Z4 j
4.   return ch;
   0 s- B$ b. y1 x# Q% k* v" i# d! s) S
5. }

复制代码

● Step5：移植完成！编译程序下载运行，得到跑分结果：
7 [1 E( `3 {. u' K1 E

STM32G071RB，64MHz，108.9分！
+ Q, B# _$ X0 b$ c
8 c( s8 Z& M, F( P: G
通常使用最高主频和-Ofast优化可以获取最大分数，欢迎大家把自己的跑分放到评论区
; Y, x. |2 L- S, s! e6 D; ]& W
/ w1 K. c) p- |7 v4 c( s

; O7 K3 h5 o# |% r& c- A0 H4 D