为什么V5外扩SRAM这么慢？

碧云天书

我用V5开发板带的例程测了一下ExtSRAM的速度，发现每秒最多只能写45.5MB的数据。由于FSMC总线宽度是16位，实际ExtSRAM传输数据的频率只达到了22.7MHz，即44 ns写一次。而外扩芯片允许的最小读写时间都是10 ns，为什么速度提不上去呢？
下面是测试代码。


    /*-- FSMC Configuration ------------------------------------------------------*/
    p.FSMC_AddressSetupTime = 2;        /* 设置为1会出错; 2正常 */
    p.FSMC_AddressHoldTime = 0;
    p.FSMC_DataSetupTime = 2;            /* 设置为1出错，2正常 */
    p.FSMC_BusTurnAroundDuration = 0;
    p.FSMC_CLKDivision = 0;
    p.FSMC_DataLatency = 0;
    p.FSMC_AccessMode = FSMC_AccessMode_A;


    // 从CPU写数据到半个ExtSRAM(1MB)，耗时22 ms
    iStartTime = bsp_GetRunTime();
    pSRAM = (uint32_t *)EXT_SRAM_ADDR;
    for (i = 0; i < EXT_SRAM_SIZE/4/2; i++)
    {
        *pSRAM++ = i;
    }
    iEndTime = bsp_GetRunTime();
    idTime = iEndTime - iStartTime;

    // DMA复制半个ExtSRAM内容(1MB)到另外半个ExtSRAM，耗时42 ms
    memcpy_32bitDMA(pSRAM, (uint32_t *)EXT_SRAM_ADDR, EXT_SRAM_SIZE / 4 / 2);
    iStartTime = bsp_GetRunTime();
    Wait_DMA_Finish();
    iEndTime = bsp_GetRunTime();
    idTime = iEndTime - iStartTime;

armfly

是受到407内部 FSMC的速度限制。sram芯片的速度能力是足够了，有点浪费。

另外，寄存器到SRAM写测试，很大一部分时间消耗在循环变量和地址指针的累加计算上。CPU不可能每个机器周期都访问SRAM，中间需要寄存器运算指令时间。


你可以测试下面这段代码
    for (i = 0; i < EXT_SRAM_SIZE/4; i++)
    {
        *pSRAM = 0;
        *pSRAM = 0;
        *pSRAM = 0;
        *pSRAM = 0;  
    }

碧云天书

armfly:
是受到407内部 FSMC的速度限制。sram芯片的速度能力是足够了，有点浪费。

另外，寄存器到SRAM写测试，很大一部分时间消耗在循环变量和地址指针的累加计算上。CPU不可能每个机器周期都访问SRAM，中间需要寄存器运算指令时间。


.......

// 从CPU写数据到ExtSRAM(8MB)，耗时197 ms
for (i = 0; i < EXT_SRAM_SIZE/4; i++)
{
    *pSRAM = 0;
    *pSRAM = 0;
    *pSRAM = 0;
    *pSRAM = 0;  
}

// 如果循环内只保留一个写操作，即写2MB数据到ExtSRAM，耗时44 ms

for (i = 0; i < EXT_SRAM_SIZE/4; i++)
{
    *pSRAM = 0;
}


每个循环写4次比写1次多耗时 197 - 44 * 4 = 21 ms。这能说明什么问题？说明FSMC很慢？

碧云天书

我测试了一下普通内存的读写，发现也很慢。下面的代码是向CPU内的SRAM写2MB数据，竟然耗时18 ms。查看汇编指令，总共执行了约2100224条指令，也就是说，168MHz Cortex-M4的性能只达到了116.7MIPS。STM32F4号称210 DMIPS，为什么实际效果这么差？如果在SRAM中运行，速度更慢，耗时26 ms，只有80.8 DMIPS。我用Timer测过HCLK，CPU主频确实是168 MHz。下面是测试代码和汇编代码。
=========================== 测试代码 ==========================

    // 从CPU写数据到整个WordBuf(4KB)，写512遍(共2MB)    uint32_t WordBuf[1024];
    iStartTime = bsp_GetRunTime();
    for (k=0; k<512; k++)
    {
        pSRAM = WordBuf;
        for (i = 0; i < 1024; i++)
        {
            *pSRAM++ = i;
        }
    }
    iEndTime = bsp_GetRunTime();
    idTime = iEndTime - iStartTime;

=========================== 对应的汇编代码 ==========================
0x20005896 F44F3B80  MOV           r11,#0x10000
   487:         iStartTime = bsp_GetRunTime();
0x2000589A F7FFFC01  BL.W          bsp_GetRunTime (0x200050A0)
0x2000589E 4680      MOV           r8,r0
   488:         for (k=0; k<512; k++)
   489:         {
0x200058A0 F04F0900  MOV           r9,#0x00
0x200058A4 E009      B             0x200058BA
   490:                 pSRAM = WordBuf;
0x200058A6 AD0E      ADD           r5,sp,#0x38                                  <------ 运行 512次
   491:                 for (i = 0; i < 1024; i++)
   492:                 {
0x200058A8 2400      MOVS          r4,#0x00                                     <------ 运行 512次
0x200058AA E001      B             0x200058B0                                   <------ 运行 512次
   493:                         *pSRAM++ = i;   // 26 ms
   494:                 }
   495:         }
0x200058AC C510      STM           r5!,{r4}                                          <------ 运行 524288次
0x200058AE 1C64      ADDS          r4,r4,#1                                        <------ 运行 524288次
0x200058B0 F5B46F80  CMP           r4,#0x400                                 <------ 运行 524288次
0x200058B4 D3FA      BCC           0x200058AC                                 <------ 运行 524288次
0x200058B6 F1090901  ADD           r9,r9,#0x01                                <------ 运行 512次
0x200058BA F5B97F00  CMP           r9,#0x200                                 <------ 运行 512次
0x200058BE D3F2      BCC           0x200058A6                                 <------ 运行 512次
   496:         iEndTime = bsp_GetRunTime();
0x200058C0 F7FFFBEE  BL.W          bsp_GetRunTime (0x200050A0)
0x200058C4 4607      MOV           r7,r0

armfly

210DMIP 是从FLASH取指运行的速度指标。你用内存拷贝数据来衡量CPU速度是不正确的。
CPU内部FLASH是多字节同步读取，具有硬件加速机制，等效于无等待执行指令。
而访问内存是需要多条指令组合实现的。

407的FSMC 相比103的FSMC速度快了几倍。

jcx0324

这跟你板子布线也有很大关系吧

碧云天书

jcx0324:这跟你板子布线也有很大关系吧(2014-06-12 08:20)嬀/color]

不关布线的事儿。你看顶楼程序FSMC的参数就知道了。SRAM芯片的时间参数是10ns，地址和数据设置的稳定时间是2个HCLK，已经到SRAM芯片的理论极限了。所以跟布线无关，是FSMC慢。
    p.FSMC_AddressSetupTime = 2;        /* 设置为1会出错; 2正常 */
    p.FSMC_AddressHoldTime = 0;
    p.FSMC_DataSetupTime = 2;            /* 设置为1出错，2正常 */