STM32L476 FPU 执行效率之比较浅析
1.前言本应用笔记基于STM32L476平台，通过实际测量来评定使能FPU时浮点运算效率的情况。
2.测试工具
STM32L476 Nucleo，示波器
3.测试方法MCU 运行频率设置为16MHz，根据下面公式1 做N 次浮点运算，分使能FPU和禁止FPU两种情况，测试完成相同运算所需要的时间。在例程中通过翻转IO PB13 来标定完成运算所需要的时间。http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/oKx9wruLfevNB79MWicOHpckayFXxUtHia9Sia5XyMiak6sqBnabmGEOYTYnlKIRbQo7GRQf2nymZ5YwFiaAKaIak3w/640?wx_fmt=png3.1 测试代码根据公式1，分别定义A、B、C 三个常量，如下：/* Private constants---------------------------------------------------------*/#define A_CONSTANT(0.285f)#define B_CONSTANT(0.443f)#define C_CONSTANT(0.698f)根据公式做对应的运算并通过GPIOC Pin0 输出，测定对应消耗时间：HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);temp = A_CONSTANT*x*x +B_CONSTANT*x + C_CONSTANT;HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
3.2 代码分析根据测试用的一元二次方程，经过IAR 编译后，汇编结果如下：
3.2.1 FPU 使能从汇编代码可以看出，使能FPU 的情况下，完成一元二次方程的运算只需要7 条单周期指令，总共耗时为7 个Clock 周期。通过IAR 的方针模式运行，需要的CPU cycles 为7.http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/oKx9wruLfevNB79MWicOHpckayFXxUtHiakqzTBBv2d6WIjOutOtEc7s0XyuPgUHibSRRDDpA2XicosJCbrl86XUrQ/640?wx_fmt=png
3.2.2 FPU 禁止从汇编代码可以看出，未使能FPU 的情况下，完成该一元二次方程的运算需要执行14 条指令，其中包括3 条两周期指令，6 条单周期指令，5 条程序跳转指令。通过IAR 的方针模式运行，需要的CPU cycles 为207.http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/oKx9wruLfevNB79MWicOHpckayFXxUtHiamuibiaDwASSTRTUrBzQGpQKQWJHgxAM7zdTlEeD8aLialRRicbFbSJvAtw/640?wx_fmt=png
4.测试数据及结论IO完成两次翻转耗时6.48 uS;使能FPU 时，除去IO 翻转耗时，完成一次运算时间为6.52 uS(13 uS -6.48 uS)，如下图示：http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/oKx9wruLfevNB79MWicOHpckayFXxUtHiahceGL2objxr2NIjWibu6CHkPjclofRFq3SicCsQ6cgyQw530KjPpUDUw/640?wx_fmt=png
禁止FPU 时，除去IO 翻转耗时，完成一次运算时间为87.4 uS(93.88 uS -6.48 uS)，如下图示：http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/oKx9wruLfevNB79MWicOHpckayFXxUtHiatSHtGzbicyzr64010Oz2Trnibce0kibOQVBEK6pU1x7gMFeiaA3VmYpOiag/640?wx_fmt=png
小结下，根据上面相关测试数据大致可得出如下结论:
• 完成同样的一元二次方程运算，禁止FPU时所消耗的时间约为使能FPU时消耗时间的13.4 倍左右。
**********The End **********
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