不断挑战,极致体验—STM32F769I-DISCO评测(性能测试篇)

此为下篇：性能测试

主要测试以下内容：

Coremark

功耗测试

时钟精度测试

硬件Jepg解码测试

网络测试

DSP测试

移植UCOSiii

emwin试跑

上篇请戳：硬件详解篇

五、STM32F769I-DISCO性能测试

(1) CoreMark跑分测试

CoreMark是用来衡量嵌入式系统中中心处理单元(CPU，或叫做微控制器MCU)性能的标准。该标准于2009年由EEMBC组织的Shay Gla-On提出，并且试图将其发展成为工业标准，从而代替陈旧的Dhrystone标准。代码使用C语言写成，包含如下的运算法则：列举(寻找并排序)，数学矩阵操作(普通矩阵运算)和状态机(用来确定输入流中是否包含有效数字)，最后还包括CRC(循环冗余校验)。

官方称：无论是从嵌入式闪存还是外部存储器来执行代码：216 MHz 处理器频率下性能达到 1082 CoreMark /462 DMIPS。

图43 coremark跑分

测试结果：1074，跟官方宣称的1082相差不大。

(2)功耗测试

- Sleep Mode

运行状态：

- System Running at PLL (216MHz)

- Flash 5 wait state

- Instruction and Data caches ON

- Prefetch OFF

- Code running from Internal FLASH

- All peripherals disabled.

- Wakeup using EXTI Line (USER Button on PA.0 pin)

图44 功耗测试

官方标出的数据：测试结果跟官方的标的参数相差不大。

图45 官方功耗数据

- STOP Mode

运行状态：

- RTC Clocked by LSI

- Regulator in LP mode

- HSI, HSE OFF and LSI if not used as RTC Clock source

- No IWDG

- FLASH in deep power down mode

- Automatic Wakeup using RTC clocked by LSI (after ~20s)

图46 功耗测试

官方标出的数据：

图47 官方功耗数据

- STANDBY Mode

运行状态：

- Backup SRAM and RTC OFF

- IWDG and LSI OFF

- Wakeup using WakeUp Pin (USER Button on PA.0 pin)

图48 功耗测试

官方标出的数据：

图49 官方功耗数据[!--empirenews.page--]

- STANDBY Mode with RTC clocked by LSI

运行状态：

- RTC Clocked by LSI

- IWDG OFF and LSI OFF if not used as RTC Clock source

- Backup SRAM OFF

- Automatic Wakeup using RTC clocked by LSI (after ~20s)

图50 功耗测试

官方标出的数据：

图51 官方功耗数据

- STANDBY Mode with backup SRAM ON

运行状态：

- RTC Clocked by LSI

- IWDG OFF and LSI OFF if not used as RTC Clock source

- Backup SRAM ON

- Automatic Wakeup using RTC clocked by LSI (after ~20s)

图52 功耗测试

官方标出的数据：

图53 官方功耗数据

(3)时钟精度测试

ST的时钟系统也算复杂，时钟源一般有外部高速晶振、内部高速晶振、外部低速晶振和内部低速晶振，又是倍频，分频一系列处理后得到系统时钟，总线时钟，外设时钟。时钟对于MCU而言就像脉搏一样，在恶劣情况下如果出现外部晶振短路的情况会导致MCU无法正常运行。如果MCU应用于安全生产时，有可能造成安全事故。为了应对这一突发状况，ST公司生产的STM32采用双时钟机制，在外部晶振被短路的情况下，转而使用内部RC振荡器作为自己时钟心跳保证系统正常运行。然而RC振荡器并不是非常的准确，我们希望能够在外部晶振恢复正常的情况下继续使用外部晶振。

STM32CubeMX上相当方便地配置系统，这图形化配置软件写得相当好，我爱上她了，从此将主要精力放在关键功能上。

图54 时钟配置

这里我们来测试时钟的准确性，这里需要的工具是一台示波器，代码也比较简单，用STM32CubeMX配置一下即可，采用MCO(PA8)内部时钟输出脚，板子上是测试点TP2，查看一下原理图就能找得到，这里就不多说了。

首先新建一个工程，分别在High Speed Clock(HSE)和Low Speed Clock(LSE)选择Crystal/Ceramic Resonator使能外部高速时钟和外部低速时钟，并勾选Master Clock Output 1

使能系统时钟输出。

图55 配置时钟源

首先要配置好系统时钟，这里的系统时钟需要配置为216MHz使用倍频时间，测试时钟准确度。

图56 系统时钟配置

这里选择MCO输出的源

图57 配置mco输出频率

这里测试了5项：

1：LSE(内部低速晶振时钟)内部低速晶振标定是32KHz，精度是存在一定的偏差的，倘若要做精确的RTC，建议还是采用外部晶振好点。

图58 mco输出低速晶振

2：HSE(外部高速晶振时钟)，晶振的本身特性，导致出来的波形有点奇怪。

下图是直接测晶振输出的波形，还算不错。

图59 25M外部晶振

经过MCO时，信号饱和失真了，由于时间问题这里只做频率分析了，测出来的频率为25.02MHz，跟实际标称的频率非常接近了。

图60 mco输出HSE时钟[!--empirenews.page--]

3：HSI(内部高速晶振时钟)，此现象跟外部高速晶振时钟一样，测出来的频率为16.34MHz，跟实际标称的16MHz有点出入，内部高速时钟精度还是有很大的误差的。

图61 mco输出HSI

4：PLLCLK-HSE源(系统时钟，由外部高速晶振时钟倍频)生成的系统时钟跟配置出来的216MHz相差不大，外部晶振还是相当准确的。

图62 mco输出HSE生成的系统时钟

5：PLLCLK-HSE源(系统时钟，由内部高速晶振时钟倍频)，而用内部高速晶振生成的系统时钟偏差比较大，会出现偏移。

图63 mco输出HSI生成的系统时钟

(4)硬件JPEG解码

硬件JPEG解码是F769I-DISCO这块板子的一大特色，这里就拍个视频对比一下开启硬件JPEG和关闭硬件JPEG后的区别吧。

硬件JPEG测试：

从视频中可以看到，开启了硬件JPEG后，播放的帧率也达到20+fps，关闭硬件JPEG后，能感觉到明显的卡顿。

这里再测试播放1080P视频看看，虽然标定最大支持720P，还是忍不住测试一下。

1080P视频播放：

通过视频可以看到，播放1080P的视频还是可以的，稍微卡一下，肉眼察觉不出来，播放速度慢慢赶不上原画的了。

(5)网络测试

l 以太网测试

一块面向物联网的开发板是少不了以太网的(或者是wifi等无线通信模块)，网络最重要的参数就是带宽和吞吐量了，带宽主要受限于以太网硬件支持。

Lwip移植，Socket编程这里就不详细说了，这里主要是测试一下网络吞吐量。

先测试一下官方的例程，官方的例程是一个网页测试，首先先把官方的例程编译然后下载到板子上，用网线连接路由器，让板子复位后，等待板子获取ip地址。

图64 官方lwip测试

然后打开网页在地址栏上输入板子的ip地址，就会显示出下图，是关于STM32F7的一些介绍及一些资源信息。

图65 实验结果

可以实时查看当前的任务的数量，占用的资源。

图66 显示板子运行状态

接下来测一下，网络吞吐量，修改一下官方的代码，用于网络吞吐量的测试。测试主要是网络测试工具自动发送功能，改变发送的数据量和发送的时间间隔，用wireshark抓包软件进行抓包分析。

图67 网络调试工具[!--empirenews.page--]

从wireshark抓出来的包可以看到吞吐量在10k/ms后数据包就不再增加了，达到了极限了，测试效果非常的好。这其中包含很多TCP的复杂处理，慢启动，拥塞处理，TCP窗口等就不一一在这解释了。

图68 wireshark网络分析图

l WI-FI测试

测试wifi得硬件上支持，板子上已经预留了ESP8266-01模块的接口了，买一块wifi模块就可以进行测试了，但是记得接口一定要对着上的，市面上很多wifi模块跟板子的接口是不对应的。

图69 扩展板电路

将模块插入WIFI接口中即可。

图70 esp8266模块实物

接下来就是软件的问题了，TX为PD2，RX为PC12，用的是uart5，RST为PJ14，CH_PD为PH7，RST和CH_PD拉高即可，接下来就是配置串口，数据接收发送处理了。ESP8266那边就不做详细讲解了，用的是AT指令。这里就不做吞吐量测试了，都是一个道理的，只是从有线变成无线了，也受限与串口速率。

图71 测试网络

这里就写了个小应用，将ESP8266收到的信息显示在LCD上。

图72 wifi测试结果

(6)DSP测试

STM32F7在数字信号处理方面有 DSP 指令集，支持诸如单周期乘加指令(MAC)，优化的单指令多数据指令(SIMD)，饱和算数等多种数字信号处理指令集，在数字信号处理能力方面得到了大大的提升。

测试 STM32F7 的 DSP 库基础数学函数：

arm_cos_f32 和 arm_sin_f32 和标准库基础数学函数：cosf 和 sinf 的速度差别，并在 LCD 屏幕上面显示两者计算所用时间。测试结果表明，使用DSP库后，处理时间缩短了很多。

图73 DSP测试

第二个测试是测试傅里叶变换，在stm32F4上测试结果为0.5ms左右，在F7上测试只需要0.03ms，差距有多大，让数据来说话。

图74 FFT测试

(7)移植ucosiii

移植ucosiii比较简单，直接在ucosiii官网上将STM32746G-Discovery移植好的例子拿来用，非常方便快捷，ucosiii已经实现与各类MCU实现无缝对接了。

用STMcubeMX新建一个工程，配置好LED灯，如下图将ucoiii相关文件一一加到工程中，并添加头文件路径即可。

图75 ucos移植

修改启动文件的中断服务函数，改用ucosiii的内部中断服务函数。

图76 修改源码

在主函数中让LED以1HZ的频率闪烁，验证ucoiii已经跑起来了。

图77 添加LED驱动

移植成功后就可以进行下一步开发了，创建任务，尽情DIY吧!

(8)STemwin试跑

官方已经移植好STemwin了，但是没有跑官方测试Demo，这里给大家放个测试视频。

stemwin试跑：

资源：

开发板介绍：http://pan.baidu.com/s/1geASu1l

原理图：http://pan.baidu.com/s/1hscA6kG

Hal固件：http://pan.baidu.com/s/1c9WPwM

STM32F769I-DISCO ucosiii：http://pan.baidu.com/s/1hr725mO

串口助手：http://pan.baidu.com/s/1cEaA3W

MDK：http://pan.baidu.com/s/1qYnjCsc

IAR：http://pan.baidu.com/s/1kUZMCNP

STM32F769I-DISCO coremark：http://pan.baidu.com/s/1o8Mz9hg

参考手册：http://pan.baidu.com/s/1o7VCIj4

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