WhyCan Forum(哇酷开发者社区)

shaoxi2010

会员

注册时间： 2019-06-13

已发帖子： 389

积分： 338

大家一起来研究ACM32F4芯片

最近在尝试ACM32F4遇到两个头大的问题，航芯的FAE估计不对个人服务，没通过只好靠自己尝试解决下。
1. CMSIS的pack内的SVD文件不带寄存器位描述，rust包无法获取到位级别，欢迎大家一起补充。
解决方案：使用svdtools对官方文件进行描述补丁，在使用svd2rust进行解析。
项目地址： https://github.com/shaoxi2010/acm32f4
点灯项目： https://github.com/shaoxi2010/acm32f4-rs
更新了基本库使用和ICACHE的反编译代码。
2. ACM32F4在文档内提到一个非常有意思的东西L1Cache，之前接触到的Cache都是在有MMU环境下，这个
不带MMU环境的Cache还是第一次见，故对其产生了研究兴趣，因为手册上没有任何地方提及到cache使用，
但在其accelerate.a中观察到其实现。
首先是当前能获取到信息：
1. L1Cache位于Bus matrix之上，也就是C-AHB连接到ICache，S-AHB连接到了DCache
2. AHB1 和 AHB2 的时钟频率一致且等于系统频率，且处理器可以以 180MHz 的系统频率无等待地访问 SRAM。
3. 并未提及eFlash和SRAM有相同访问周期，故可能有延迟。
4. 从库函数解析上看，也实现了clean、invalid方法，但是在enable时没看到DCache的逻辑。
根据上述信息可以得出几个推论：
1. 同周期访问SRAM不就是Cache的功能么，那么DCache应该不需要连接到SRAM，大概率是外部内存。
当然我也没看到哪里支持外部内存，可能是为后续产品实现准备的。
2. 不知道DCache实现了标记内存为写透还是缓存的模型，按照现有给出来的数据，SRAM等外设进行cache
感觉就是画蛇添足。感觉大概率也是外部存储区域会使用Cache，其他都不用来减少编码复杂度，期待FAE
解答下。
3. ICache部分看上去只能与ROM和eFlash相连了，这部分的Cache应能提高程序执行性能，并且并不会影响
到代码的复杂度，感觉就ACM32F4目前状态而言，打开ICache将优化指令访问性能，提高执行效率。
4. 根据前面的推导和猜测可以大致猜想到，ACM32F4的cache模型应该与stm32l5的模型非常近似，可能这就是
对标产品。不确定仅猜测，附上stm32l5对L1Cache的解释说明。
an5212-using-stm32-cache-to-optimize-performance-and-power-efficiency-stmicroelectronics.pdf

所有时钟保持下载默认状态下，不开启ICache下执行eFlash Checksum时间约10s，打开ICache后提升到约4s。
证明ICache对eFlash的程序访问提升还是相当明显的。项目工程就是点灯工程。
测试日志如下：

                                                                                                                                                
11:43:54.997 checksum code without cache :start
11:44:04.945 checksum code without cache:end 517fa2f0
11:44:04.945 checksum code with cache :start
11:44:08.556 checksum code with cache:end 517fa2f0
11:44:09.058 blink led!

3. 目前发现程序断电后，直接插入后执行时常和效率完全不匹配明显慢了很多，估计是时钟源变了，需要继续分析下。

aozima

会员

所在地： 深圳

注册时间： 2019-05-25

已发帖子： 462

积分： 329.5

个人网站

Re: 大家一起来研究ACM32F4芯片

研究得够深入，学习了！厂家能给总线矩阵图就好了。

海石生风

会员

所在地： 深圳

注册时间： 2019-07-02

已发帖子： 649

积分： 782

个人网站

Re: 大家一起来研究ACM32F4芯片

即使是片内SRAM,对于CPU来说也是慢速IO，提高慢速IO性能的方法就是cache。cortex-m7原生内核有AXI总线，本身就支持ICache和DCache；而原生的cortex-m33是没有cache的，这个L1Cache看来是SOC厂家添加的。

最近编辑记录 海石生风 (2022-07-09 18:15:24)

shaoxi2010

会员

注册时间： 2019-06-13

已发帖子： 389

积分： 338

Re: 大家一起来研究ACM32F4芯片

@海石生风
提升慢速IO的方法用cache是没错的，因为一般SOC设计下会出现片内SRAM并非与高速总线连接的现象。
在A64做裸机内存测试就发现，其片内SRAM连接的是AHB1的总线上IO性能也低到离谱。但是同样在不开启
MMU环境下在DDR上测试反而还好些。在此时如果在打开cache，两者差距其实并不明显，确实也能说明
都是由于低速IO引起。。
AXI本身就是低延迟高带宽的片内总线，它的访问速度应该是略慢于cpu的cache访问的，但是这个针对的是
高性能CPU本身而言，其cache的是位于CPU装载单元前。参考M7的内核结构图也能看出。这部分Cache
的SRAM访问速度肯定是略快于AXI总线的，不知道我理解有没有什么问题。

而片内SRAM其本身也未必是个慢速设备，M7的TCM号称0访问延迟，在NXP的RT1xxxx上也是使用的片内SRAM
实现，只是通过不同配置连接不同总线，依旧可以实现低延迟的传输，看起来应该与cache同级别，这个偏题了。

回到这个ACM32F4的芯片上，M33并没有在IP上设计cache，我也认为这个应该是SOC厂商自己加的，它应该属于
片外cache这种机制。即在原有的C-AHB和S-AHB总线上连接了一个cache，再由这个cache去控制慢速IO状态。
这个应该类似于STM32L5对外部cache的设计。而ACM32F4在SRAM的描述上提到了访问可以无延迟，所以对于
这样一个SOC的SRAM再做一个DCache确实也没什么意义。当然这也只是猜测，最好还是希望FAE能开放下这部分。

海石生风

会员

所在地： 深圳

注册时间： 2019-07-02

已发帖子： 649

积分： 782

个人网站

Re: 大家一起来研究ACM32F4芯片

M7的SRAM中只有TCM RAM是零等待的，但这个RAM大小有限：DTCM RAM和ITCM RAM都只有64KB. 要想全部SRAM都跑得快，就要加cache。像STM32H75的SRAM有1MB，TCM RAM只占很小一部分。

SRAM的性能由其所挂接的总线的频率和位宽决定，如果总线频率或位宽不够，CPU就并不能在一个流水线周期内从SRAM取到所需的数据。

最近编辑记录 海石生风 (2022-07-10 15:42:57)

musich

会员

注册时间： 2018-04-17

已发帖子： 249

积分： 281

Re: 大家一起来研究ACM32F4芯片

想要推广, 应该多放些资料出来, 瞎猜太费工夫. 而且同类的又很多