[经验]

在GD32F310上对浮点DSP运算及Modbus移植进行测评

刘杰

2022-9-30 11:09:09

4697 FreeModbus ModBus通信 ARM处理器

1. 测评背景

GD32作为国产化ARM中的旗舰，其全系列产品不仅市场占有率高，而且各具特色，广受使用者好评。

笔者在测评这款GD32F310之前，曾经使用过GD32F450,其强大的性能，低廉的价格、使用方便程度和快速的技术支持，都给我留下非常深刻的印象。基于GD32F450芯片，我主导了公司主打产品DSP平台的国产化迁移。实践证明GD32 M4除了在ADC性能，其他完全可以全面取代业内中低端DSP芯片，同时也节省了通信和存储方面的扩展开支。

兆易推出的GD32F310同作为M4下的定位为超值型的产品系列，引起了我的好奇。从产品平台化的角度考虑，GD32F450可以作为中高端产品平台的核心，而低成本平台也需要一款性能强，价格优的芯片，GD32F310即可作为考虑。

基于此，测评一方面考虑其运算性能，另一方面考虑其工控通信功能。

2、浮点DSP运算测评

从数据手册可以看到，该款芯片支持FPU，集成DSP指令。

第一步，找相关库，因为之前F450已经有相关的移植，所以直接拿过来，添加库和头文件不再赘述。

微信截图_20220413205310.png

第二步，添加相关宏定义。

微信截图_20220413205518.png

第三步，编写数学运算测试代码，可以按自己的需求，这边测试基本浮点运算，和正弦余弦之类。

第四步，通过串口看时间消耗，以时钟tikc数为单位，当中涉及的串口外设初始化，和printf重定向也不必多说。

结论，用ARM MATH库时，GD32F310正弦余弦运算消耗与GD32F450基本等同，而基本数学运算消耗大约是GD32F450的两倍，不过这是超值版与超性能版的对比，不具备参考意义，可以将同样测试用于预取代的芯片上再作对比。

3、Modbus通信测评

在工业场合应用一款芯片，特别是低成本芯片，一般都会考虑用485通信，而大多采用的标准规约都是Modbus，所以，考虑实际应用GD32F310一定需要移植Modbus。

第一步，协议栈的选择，这里为了方便，选择FreeModbus作为移植测试对象，下载源码包，实际工业应用时，大多选择自研协议栈。

第二步，添加相关的源文件和头文件。

第三步，对portserial.c porttimer.c作驱动接口的修改移植。如：

void
vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
    /* If xRXEnable enable serial receive interrupts. If xTxENable enable
     * transmitter empty interrupts.
     */
    //只接收
    if (xRxEnable == TRUE)
    {
        usart_interrupt_enable(comPort, USART_INT_RBNE);
    }
    else
    {
        usart_interrupt_disable(comPort, USART_INT_RBNE);
    }

    //只发送
    if(xTxEnable == TRUE)
    {
        usart_interrupt_enable(comPort, USART_INT_TBE);
    }
    else
    {
        usart_interrupt_disable(comPort, USART_INT_TBE);
    }
}

BOOL
xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
    /* Put a byte in the UARTs transmit buffer. This function is called
     * by the protocol stack if pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) has been
     * called. */
    usart_data_transmit(comPort, (uint8_t)ucByte);
    // while(RESET == usart_flag_get(USART2, USART_FLAG_TBE));
    return TRUE;
}

BOOL
xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{
    /* Return the byte in the UARTs receive buffer. This function is called
     * by the protocol stack after pxMBFrameCBByteReceived( ) has been called.
     */
    *pucByte = usart_data_receive(comPort);
    return TRUE;
}

void vMBPortTimerPoll(void)
{
    uint32_t timeCurrentCount = 0;
    uint32_t timeGapCount = 0;

    if (bTimeOutEnable)
    {
        timeCurrentCount = runTimeTicks;
        if (timeCurrentCount < timeLastCount)
        {
            timeGapCount = 0xffffffff - timeLastCount + timeCurrentCount;
        }
        else
        {
            timeGapCount = timeCurrentCount - timeLastCount;
        }

        //进行超时判断
        if (timeGapCount > timeOutCount)
        {
            bTimeOutEnable = FALSE;
            (void)pxMBPortCBTimerExpired();     //关键的超时处理***********
        }
    }
}