stm32f407和tms320f28335的区别是什么？
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发布时间：2022-04-22 15:42
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时间：2023-06-28 01:57
这几天刚拿到STM32F4的评估板，STM32F4这次的卖点就是FPU和DSP指令集，关注了挺长时间，这次就想测试一下STM32F4的浮点性能，如果满足就升级自己飞控的架构。本来用STM32F103+28335双核架构，F28335当浮点处理器用，调试起来比较麻烦，所以一直想换了。
测试代码就是用的我飞控的算法，全部使用浮点运算，包含姿态和位置两个7阶和9阶的卡尔曼滤波器，包含大量的矩阵运算以及部分导航算法和PID控制器等，还有部分IF和SWITCH包含跳转的判定语句，相比纯算法算是一个比较综合的运算。
测试环境：
F28335：CCS V3.3，使用TI优化的数学库，不开优化，程序在RAM里执行。
STM32F4：KEIL V4.7，使用ARM优化的数学库，不开优化。
测试方法：
F28335：在飞控算法入口设置断点，清零CCS的CPU计数器(profile->clock)，然后STEP OVER，记录下CPU的计数
STM32F4：在飞控算法入口设置断点，记录下Register窗口内算states计数器，然后STEP OVER，记录下新的计数器数值，与之前的数值相减得到CPU计数
测试结果：
F28335：253359个CPU周期，除以150MHZ，大约是1.69ms
STM32F4：一共285964个周期，除以168MHZ，大约是1.7ms,比F28335略慢
结论就是，对于包含相对较多跳转的综合浮点算法而言，STM32F4似乎并不慢多少。
抛开架构因素，从纯浮点运算方面来看的话。STM32F4的FPU加减乘指令VADD.F32、VSUB.F32、VMUL.F32都是单周期指令，而除法VDIV.F32耗费14个周期。
例如：a = a / b;产生的汇编为：
0x08000220 ED900A00 VLDR s0,[r0,#0x00]
0x08000224 4804 LDR r0,[pc,#16] ; @0x08000238
0x08000226 EDD00A00 VLDR s1,[r0,#0x00]
0x0800022A EE801A20 VDIV.F32 s2,s0,s1
0x0800022E 4803 LDR r0,[pc,#12] ; @0x0800023C
0x08000230 ED801A00 VSTR s2,[r0,#0x00]
复制代码 F28335： F28335的FPU有加减乘法指令，都是双周期的，由于没有硬件除法指令，F28335这里是用软件模拟的浮点除法，汇编可以看到 LCR $div_f32.asm字样，需要19个时钟周期。
例如：a = a * b,产生的汇编为：
0087B2 E203 MOV32 *-SP[4], R0H
0087B4 E2AF MOV32 R1H, *-SP[6], UNCF
0087B6 E700 MPYF32 R0H, R1H, R0H
0087B8 7700 NOP //需要让流水线等待FPU运算完毕，所以需要NOP
0087B9 E203 MOV32 *-SP[4], R0H
复制代码 除法：
0087BD E203 MOV32 *-SP[4], R0H
0087BF E2AF MOV32 R1H, *-SP[6], UNCF
0087C1 7640 LCR $div_f32.asm:52:71$
0087C3 E203 MOV32 *-SP[4], R0H
复制代码 结论：
可见单从浮点处理器来说，F28335是不如F4的FPU的。但是由于F28335是哈佛架构，有较长的流水线，可以在一个时钟周期里完成读取，运算和存储，所以程序连续运行的话，就比ARM快上许多许多，比如执行一次a = a + b只需要5个时钟周期，但是缺点就是一旦要跳转，就必须清空流水线，如果是
for(i = 0;i < 1000; i ++)
a = a + b;
复制代码 这样的运算，速度反而要比ARM慢（测试下来单次是17周期，ARM是14）.所以说这就是ARM和DSP不同的地方了。
看看这次测试比较，感觉环境还是有一定的问题：
1、F28335是在RAM中运行，并且两者都是在仿真器环境中进行运算，还是离线在Flash中跑比较靠谱。
2、两者编译平台一个是CCS，一个是KEIL，对通用语句的优化，有待商榷。
3、ARM和TI的数学库中，各自支持的运算种类不一样。
