【MM32F5270开发板试用】浮点数学运算初体验

非常有幸参加本次灵动MM32F5270开发板的试用活动，感谢技术社区与厂家给予的宝贵机会。
本次测试着眼于对芯片的浮点及DSP运算的性能及应用评估。

1、开发板上手

利用开发板附带的USB Type-C线、PWLINK即可实现电源供给和基本的调试需要。

在安装MindMotion.MM32F5277E_DFP.0.0.6.pack遇到如下的报错，更新MDK版本后重新安装，问题得以解决。

2、测试准备

与其它M系列芯片数学运算应用类似，应当找到相应的数学库，添加头文件，方可进行下一步操作。

如下图所示，新建了math文件夹，将数学库和头文件添加进去。

一般情况下，在进行其它型号M系列芯片数学运算开发时，还要添加必要的FPU和MATH宏，但这里却并不必要，实际测试下来，并没有什么影响。

3、测试说明

测试工程是基于MindSDK的plus-f5270_uart_basic_mdk进行的。
首先添加了SysTick相关配置，以保证能够统计相应计算的ticks消耗。
void delay_1ms(uint32_t count)
{

delay =count;
while (0U != delay)
{
}

}

void delay_decrement(void)
{

if(0U != delay)
{
    delay--;
}

}

void SysTick_Init(void)
{

if(SysTick_Config(CLOCK_SYS_FREQ/1000U))
{
    while (1)
    {

    }        
}
NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0x00U);    

}

void SysTick_Handler(void)
{

delay_decrement();

}
对正弦余弦的运算进行了编码测试，取10次循环运算的效果进行比对。

void SinCosTest()
{
    int i;
    int n = 10;
    volatile uint32_t start;
    float32_t res;
    float32_t fix = PI / 3.0;

    printf("test arm_cos_f32 tick:\r\n");
    start = SysTick->VAL;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        res = arm_cos_f32(PI * i / n);
    }
    PrintCostTicks(start);
    
    printf("test arm_sin_f32 tick:\r\n");
    start = SysTick->VAL;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        res = arm_sin_f32(PI * i / n);
    }
    PrintCostTicks(start);
    
    printf("test cos tick:\r\n");
    start = SysTick->VAL;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        res = cos(PI * i / n);
    }
    PrintCostTicks(start);

    printf("test sin tick:\r\n");
    start = SysTick->VAL;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        res = sin(PI * i / n);
    }
    PrintCostTicks(start);    
}

另外对FFT运算，DFT运算，Park矩阵变换，滤波运算都进行了编码测试。

void TestAlgorithm()
{
    InitPark32Matrix();
    InitAlgorithmData();

    FFTCalcu();
    DFTCalcu(testBuf,TEST_BUF_SIZE,TEST_BUF_SIZE/2,sComplexDFT);
    arm_cmplx_mag_f32((float32_t *)&sComplexDFT,harmanicDFT,TEST_BUF_SIZE);

    InitPark22Matrix(testRad);
    Park32Conversion(testI,testIOut);
    Park23Conversion(testIPQIn,testIOut);

    LPFFilter(testBuf,testLPFOut,TEST_BUF_SIZE);
}

//FFT

void FFTCalcu(void)
{
    arm_cfft_instance_f32 s;
    switch (TEST_BUF_SIZE)
    {
    case 64:
        s = arm_cfft_sR_f32_len64;
        break;
    case 128:
        s = arm_cfft_sR_f32_len128;
        break;
    case 256:
        s = arm_cfft_sR_f32_len256;
        break;
    case 512:
        s = arm_cfft_sR_f32_len512;
        break;
    case 1024:
        s = arm_cfft_sR_f32_len1024;
        break;
    case 2048:
        s = arm_cfft_sR_f32_len4096;
        break;
    default:
        s = arm_cfft_sR_f32_len256;
        break;
    }
    arm_cfft_f32(&s,(float32_t *)&sComplexFFT,0,1);
    arm_cmplx_mag_f32((float32_t *)&sComplexFFT,harmanicFFT,TEST_BUF_SIZE / 2);
}

//LPF滤波

void LPFFilter(float32_t *pSrc,float32_t *pDst,uint32_t blockSize)
{
    uint32_t i;
    //初始化滤波器
    arm_biquad_cascade_df1_init_f32(&sLPFFilter,LPF_STAGE,coeffLPF,stateLPF);

    //使用滤波器
    arm_biquad_cascade_df1_f32(&sLPFFilter,pSrc,pDst,blockSize);

    for (i = 0; i < blockSize; i++)
    {
        *(pDst + i) *= scaleLPFCoeff;
    }    
}

其中，取一周波256点的数据做FFT运算，cost ticks: 33457。需要说明的是，这些测试采用的都是0级优化条件下进行的。
另外，芯片提供了CORDIC算法用于三角函数的计算，对此也做了相应的编码测试。
//采用CORDIC IP进行atan计算

uint32_t AtanCordic(uint32_t x,uint32_t y)
{
    //写入CR寄存器
    CORDIC->CR &= ~(CORDIC_CR_ENABLE_MASK | CORDIC_CR_START_MASK | CORDIC_CR_STARTMODE_MASK | CORDIC_CR_WORKMODE_MASK); 
    CORDIC->CR |= CORDIC_CR_ENABLE(1) | CORDIC_CR_START(0) 
                  | CORDIC_CR_WORKMODE(0) | CORDIC_CR_STARTMODE(0);
    //CORDIC->CR = (uint32_t)0x00000008;
    //CORDIC_CR_ENABLE(1);
    //DY值写入
    CORDIC->DYR = (uint32_t)y;
    //DZ写入
    CORDIC->DZR = (uint32_t)0;
    //查询状态,等待空闲
    while(CORDIC->SR == 1);
    //DX写入
    CORDIC->DXR = (uint32_t)x;
    while (CORDIC->SR == 1);
    return CORDIC->RZR;
}

//采用CORDIC计算sin,cos

void SinCosCordic(uint32_t x,uint32_t y,uint32_t z,uint32_t *reslutSin,uint32_t *resultCos)
{
    CORDIC->CR = 0x0E;
    CORDIC->DXR = x;
    CORDIC->DYR = y;
    CORDIC->DZR = z;
    while(CORDIC->SR == 1);
    CORDIC->CR = 0x0F;
    while(CORDIC->SR == 1);    
    *reslutSin = CORDIC->RYR;
    *resultCos = CORDIC->RXR;
}

4、测试结论

该款MM32F5270与市场上使用较广的TI 28335频率相同，但运算性能、片内资源和可扩展性上均有较大的竞争优势，是国产化替代的又一强有力产品，应用前景十分值得期待。