針對(duì)常規(guī)STM32系列性能測試所引起的準(zhǔn)確度低、可靠性差、操作困難等問題，文中提出了一種關(guān)于I/O響應(yīng)頻率以及定時(shí)器最高頻率的極限性能測試方法。通過對(duì)STM32H7時(shí)鐘頻率進(jìn)行最高頻率配置，分別對(duì)需要測試的引腳進(jìn)行電平翻轉(zhuǎn)并輸出波形，從示波器顯示的波形結(jié)果來看，驗(yàn)證結(jié)果表明I/O響應(yīng)的時(shí)鐘頻率受時(shí)鐘源最高頻率的限制，能夠達(dá)到時(shí)鐘源所規(guī)定的最高頻率。文中給出了STM32CubeMX配置時(shí)鐘頻率的方法。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，嵌入式計(jì)算機(jī)行業(yè)迎來了翻天覆地的變化，隨之而來，嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)于人類的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響，它的應(yīng)用領(lǐng)域從最初的軍事科研應(yīng)用擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，從而帶動(dòng)了全球范圍的技術(shù)進(jìn)步，由此引發(fā)了深刻的社會(huì)變革。

在嵌入式計(jì)算機(jī)中，單片機(jī)作為一種體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜的嵌入式計(jì)算機(jī)，它的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。而STM32系列芯片作為32bit單片機(jī)類型的代表，在實(shí)際的開發(fā)應(yīng)用中，需要對(duì)它的性能做測試，進(jìn)而驗(yàn)證其保持在最高的頻率下，系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。

1. 系統(tǒng)架構(gòu)框圖

2. 系統(tǒng)時(shí)鐘樹架構(gòu)

3. 驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)鐘頻率

3.1 原理方案

本文硬件采用的是STM32H723ZGT6開發(fā)板，通過對(duì)時(shí)鐘輸出引腳MCO2進(jìn)行配置，用示波器抓取引腳的波形，從波形中驗(yàn)證時(shí)鐘頻率是否達(dá)到要求。MCO2可輸出的時(shí)鐘源都有SYSCLK、HSE、LLCLK、LL2PCLK、SICLK、SICLK。根據(jù)需求通過HAL_RCC_MCOConfig(RCC_MCO2, RCC_MCO2SOURCE_SYSCLK, RCC_MCODIV_10);函數(shù)進(jìn)行配置時(shí)鐘輸出源以及分頻。

3.2 STM32CubeMX配置時(shí)鐘頻率

3.3 MCO2引腳配置

需要注意的是，MCO2引腳的最大輸出速度應(yīng)配置為Very High，否則輸出速度將受到限制。

3.4 示波器抓取引腳波形變化

由于系統(tǒng)時(shí)鐘配置的是500MHz，時(shí)鐘輸出的是10分頻后的結(jié)果，從圖中可以看到波形正好是主頻10分頻后的波形，即50MHz，所以推斷出系統(tǒng)實(shí)際時(shí)鐘頻率跟理論時(shí)鐘頻率相符。

4. 驗(yàn)證TIM定時(shí)器最高時(shí)鐘頻率

官方給出的TIM時(shí)鐘源的時(shí)鐘頻率理論值為275MHz，為了方便計(jì)算，本文配置的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為500MHz，分到TIM時(shí)鐘頻率的時(shí)候?yàn)?50MHz。也就是說每一個(gè)TIM的計(jì)數(shù)值為1 s /250 MHz =4ns ，所以，當(dāng)計(jì)數(shù)值為25 count時(shí)，TIM的輸出周期100 ns，而當(dāng)計(jì)數(shù)值為26 count時(shí)，TIM的輸出周期104 ns，驗(yàn)證實(shí)際輸出的波形可得出TIM的實(shí)際時(shí)鐘頻率。

4.1 配置TIM工作模式

4.2 代碼修改

開啟定時(shí)器輸出比較功能，使其引腳輸出波形。使用函數(shù)接口HAL_TIM_OC_ Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); 進(jìn)行開啟。

4.3 示波器抓取引腳波形

當(dāng)count為25時(shí)輸出的波形

當(dāng)count為26時(shí)輸出的波形

4.4 結(jié)論

從上文的波形中可以看出，每個(gè)count的時(shí)間為4ns，從而得出TIM的實(shí)際輸出時(shí)鐘頻率為1 s /4 ns =250 MHz 。也就是說每個(gè)I/O的引腳響應(yīng)頻率受I/O所在時(shí)鐘源的限制，如主頻輸出的時(shí)鐘頻率能夠到達(dá)500MHz，而TIM的輸出引腳的響應(yīng)頻率能夠到達(dá)250MHz。

文章來源：上海凝睿電子科技有限公司西安分公司