引言

使用Keil MDK或者IAR等使用图形界面的开发环境，可以在图形界面环境下编译源码工程，并下载编译生成的可执行文件到目标微控制器中。但若使用ARMGCC等命令行工具链，需要额外的下载工具，才能将编译生成的可执行文件下载到目标微控制器中。

若使用SEGGER J-Link调试器，可以搭配SEGGER Ozone软件或者J-FLASH、J-FLASH Lite实现单独下载的功能。但J-Link调试器价格昂贵，并且老版本的J-LINK调试器无法支持更新的微控制设备。相比而言，开源的DAP-Link方案更接地气。可以适配DAP-Link的命令行工具有openocd、pyocd等，但这些工具对某些具体微控制器设备的兼容性并不是很好，时不时会出现不识别设备或者连接不上的情况，需要开发者自行调试才能确保它们能够正常工作。同时，基于命令的操作方式，对于已经习惯了在图形界面环境下调试的开发者而言，也不是很友好。不过，若是需要搭建持续集成和自动化测试系统，这些基于命令行的工具仍是不可或缺的。

对于仅专注于微控制器端的软件开发者而言，希望能够以最简单的方式解决单独下载可执行文件的问题。本文将以下载MicroPython固件文件到灵动MM32F5微控制器为例，总结了几种简单易用的方法，专门针对使用DAP-Link调试器的情况，通过常用图形界面工具，实现单独下载可执行文件的功能。

PS：针对MM32F5微控制器，不得不使用本文描述方法的原因，还在于一些主观因素：

• 笔者手头上的J-Link v8不再支持STAR-MC1（Arm Cortex-M33）内核

• 笔者使用pyocd+DAP-Link的组合，经过一段时间的调试，仍无法实现连接到MM32F5微控制器

• 使用DAP-Link在Keil中可以调试MM32F5微控制器

使用这些工具可以识别常用的可执行文件类型，例如bin、hex、axf、elf、s19等。用户可根据需要尝试。

借用Keil工程

Keil IDE实现下载功能的部分，相对于编译过程，在内部应该也是一个独立的小工具，这是笔者得以实现用Keil下载程序的关键。Keil没有将内部的下载工具独立地开放出来，因此，笔者不得不创建一个不包含任何源码的空工程，跳过编译部分，仅使用其中下载程序的功能。具体操作步骤如下：

1、启动Keil IDE，创建新工程，并选定设备类型为目标微控制器设备。

笔者实际在本机的`d:\_worksapce\keil\mm32f5`目录下，创建了`mm32f5.uvprojx`工程文件。

图1 在Keil IDE中创建新工程

2、在`options` -> `Output` 选项卡中，指定将要下载的可执行文件的路径。

在样例中，笔者在`mm32f5`目录下，存放了`micropython.hex`文件。点击`Select Folder for Objects...`按钮，指定为`mm32f5`目录，然后在`Name of Executable:`对应的文本框中输入了`micropython.hex`文件名。

图2 在Keil工程中指定下载文件的路径及文件名

从字面上看，这里指定的是编译输出的路径和文件名，但实际上，下载过程是同编译过程绑定的，编译过程生成的可执行文件，将被Keil自动作为下载过程的输入文件。

3、在主窗口的工具栏中，单击LOAD按钮，启动下载。

图3 在Keil工程中下载可执行文件到微控制器

通过 `Build Output`窗口可以查看到，当前已经擦除、下载并且校验成功。

4、使用Keil IDE也可以实现命令行式的下载操作。

此时，可将使用Keil IDE创建的工程视作`uv4.exe`程序的配置文件，例如，在之前创建的`mm32f5.uvprojx`文件中，编辑`OutputDirectory`和`OutputName`字段，指定将要下载程序的路径和文件名。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no" ?>
<Project xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="project_projx.xsd">

  <SchemaVersion>2.1</SchemaVersion>

  <Header>### uVision Project, (C) Keil Software</Header>

  <Targets>
    <Target>
      <TargetName>Target 1</TargetName>
      <ToolsetNumber>0x4</ToolsetNumber>
      <ToolsetName>ARM-ADS</ToolsetName>
      <uAC6>1</uAC6>
      <TargetOption>
        <TargetCommonOption>
          <Device>MM32F5277E9P</Device>
          <Vendor>MindMotion</Vendor>
          <PackID>MindMotion.MM32F5277E_DFP.0.0.3</PackID>
          <PackURL>http://www.mindmotion.com.cn/Download/MDK_KEIL/</PackURL>
          <Cpu>IRAM(0x30000000,0x1C000) IROM(0x08000000,0x40000) CPUTYPE("Cortex-M33") CLOCK(12000000) ELITTLE</Cpu>
          <FlashUtilSpec></FlashUtilSpec>
          <StartupFile></StartupFile>
          <FlashDriverDll>UL2V8M(-S0 -C0 -P0 -FD30000000 -FC1000 -FN1 -FF0MM32F5270_256 -FS08000000 -FL040000 -FP0($$Device:MM32F5277E9P$Flash\MM32F5270_256.FLM))</FlashDriverDll>
        ...
          <OutputDirectory>.\</OutputDirectory>
          <OutputName>micropython.hex</OutputName>
        ...

然后在Windows的命令行界面，输入调用Keil下载代码的命令：

uv4.exe -f "d:\_workspace\keil\mm32f5\mm32f5.uvprojx" -j0 -o "d:\_workspace\keil\mm32f5\download_log.txt"

使用命令行方式有一点不方便，命令行在后台调用Keil执行下载过程没有任何用户交互。命令行触发执行`uv4.exe`程序不是阻塞式的，所以无法通过程序是否返回判定下载过程已结束。虽然在命令中指定输出log到指定文件中，但Keil并不是在下载结束后才创建输出文件，而是逐条写入输出文件。如果用户在下载过程中打开这个log输出文件，将会看到已经执行的部分操作。因此，也不能通过是否创建log输出文件判定已将下载成功。必须检查log输出文件的内容，待其中包含下载成功并通过验证的记录后，才能最终判定下载情况。

使用Ozone

常用J-Link调试器的开发者对Ozone都不陌生。Ozone和J-Link都是SEGGER公司设计发布的面向调试和下载应用的工具，Ozone是一套具有图形界面的上位机工具，可以适配J-Link调试器，独立下载可执行文件到目标微控制器并进行调试。但实际上，Ozone除了适配自家发售的J-Link调试器外，还提供了对开源CMSIS-DAP（DAP-Link）的支持，即使用Ozone通过DAP-Link连接到目标微控制器，也能够实现独立下载而执行文件并调试的功能。不过，Ozone支持DAP-Link毕竟只是额外的福利，几乎每个步骤都会弹窗提示，“这只是个试用功能，未经过充分测试”。

使用Ozone适配DAP-Link的操作同使用J-Link的情况相同，具体步骤如下：

1、启动Ozone软件，选择目标微控制器设备。

刚启动Ozone软件时，Ozone会自动检测到当前电脑上已经接入了DAP-Link调试器，然后提示警告“必须接受如下条款：1. 当前软件仅适用非商业用途或评估；2. SEGGER官方不会提供技术支持”。选择接受“Accpet”。

图4 启动Ozone

2、选择目标微控制器设备。

当确认目标微控制器设备后，警告提示对话框会再次弹出。仍然是接受“Accept”。

图5 在Ozone中选择目标设备

3、在“连接配置”对话框中，可以看到已经识别出来的DAP-Link了。

Ozone连接调试器的速度，在默认情况下被配置成4MHz。笔者手上的DAP-Link方案中，使用的是低速USB接口，考虑稳妥的情况，将速度改为1MHz。

图6 Ozone显示识别出的DAP-Link调试器

4、选择将要下载的可执行文件

图7 选择将要下载的可执行文件

5、开始下载。

再次弹出提示对话框。选择接受“Accept”。

再次弹出提示对话框。选择接受“Yes”。

图8 启动下载确认第二次警告

6、下载成功

图9 使用Ozone下载成功

如果对频繁弹出的警告对话框不喜，可勾选“不要重复弹出”复选框，有一定改善效果。

来源：灵动MM32MCU

免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理（联系邮箱：cathy@eetrend.com）。

CoreMark 是由 EEMBC 提出的基准测试程序，可通过 EEMBC 官网（www.eembc.org）下载 。根据 EEMBC 的介绍，CoreMark 是为了测试处理器功能而特制的基准测试程序，其通过产生单一数字的跑分结果，来帮助用户快速的对不同的处理器做出比较。

接下来，笔者通过 EEMBC 网站下载了最新版的 CoreMark 测试程序，最新的程序需要通过 github 获取（github.com/eembc/coremark），这里的具体操作就不介绍了，我们直接来看下载下来的 CoreMark 程序包。

下载后的程序包结构如下图所示，其中，coremark-main 文件夹下的 .c 和 .h 是 CoreMark 测试的核心程序，和程序运行的平台没有关系，所以理论上，coremark-main 下的文件是不需要修改的。同时看到 coremark-main 文件夹下有很多子文件夹，这些文件夹是移植到不同操作系统上所需要修改的文件，即 core_portme.*。这里，考虑到我们仅运行 CoreMark 程序，不需要跑操作系统，因此，选择其中的 barebones 文件夹，打开后看到里面包含了 core_portme.c，core_portme.h 以及其它一些程序和 Makefile。后期的移植就是通过修改这些 portme 文件实现。

到这里，我们运行 CoreMark 所需的所有文件已经就位。简单看下 CoreMark 中到底测试了哪些内容。CoreMark 的核心程序有 3 个，分别是 core_list_join.c，core_matrix.c，core_state.c。其中，core_list_join 用于列表运算测试，主要包括列表插入、删除、反转等操作；core_matrix 用于矩阵运算测试，主要包括矩阵的乘法、加法等；core_state 用于状态机运算测试，主要运行状态的转换。

CoreMark 结果通过完成指定运算量所需要的时间来表征，即 CoreMark = Data size/时间。这个结果用于评定 MCU 的性能，而非 CPU 性能。CoreMark 分数和 CPU 的主频有关，如果仅评估 CPU 的性能，则通过 CoreMark 分数和主频的比值来表示，即 CoreMark/MHz。“星辰”处理器 4.02 CoreMark/MHz 就是这么来的。

2、借助 MindSDK 移植 CoreMark

接下来就是 CoreMark 的移植。前面提到 CoreMark 的核心程序是和平台无关的，那我们需要移植哪些内容呢？很简单，仅需要处理好以下几点：

1）提供时间基准 – CoreMark 测试需要知晓运算所花费的时间，因此需要定义一些 API 来告诉 CoreMark 当前时间是多少，而最终 CoreMark 测试关心的是测试开始到测试结束的时间差。

2）系统初始化 – 包括Cache 配置、电源配置、时钟配置等。

3）提供串口打印 – CoreMark 的结果需要打印出来，一般通过串口打印的方式接收 CoreMark 的结果。

4）最后，还要将 CoreMark 程序放入 IDE 中，并下载到开发板上运行。这里采用 IAR 开发，在 PLUS-F5270 开发板上运行。

这里选择基于 MindSDK 进行移植。MindSDK（mm32-mcu-sdk）是由灵动官方的软件团队开发和维护的基于灵动微控制器的软件开发平台。其包含了驱动程序、功能组件、样例工程及演示工程。用户可以访问灵动官网，到产品-> MM32F5270 -> 工具和软件下找到 MindSDK 的入口，也可以直接访问 mindsdk.mindmotion.com.cn 登录并获取。

MindSDK 中包含了这里所需的所有驱动程序，基于 MindSDK 可以实现快速 CoreMark 移植。

这里，我们登录到 MindSDK 网站，选择 Toolchain 为 IAR，选择开发板为 PLUS-F5270，点击 BUILD PROJECT，即可生成 PLUS-F5270 配套 SDK 包。

下载下来的 plus-f5270_iar SDK 包的内部结构如下图所示：

这里，考虑到移植需要用到串口打印，因此笔者选择了基于 demo_apps -> basic 中的 hello_world 工程进行移植，这里，需要以下几个步骤：

1）将 hello world 工程拷贝一份，重命名为 Coremark_test。

2）新建一个 Coremark 文件夹，将 Coremark 程序拷贝进去。

3）打开 IAR 工程，添加 Coremark 程序，并删除原有的 main.c。

4）在 portme.c 的 portable_init 函数中做系统初始化配置。

这里的配置包含以下几步：

第一步是打开指令和数据缓存，MM32F5270 所配置的缓存是“星辰”处理器自带的 L1 缓存，指令和数据各 4KB，其调用的 API （SCB_ 开头）都已经在头文件 core_star.h 中定义好，该头文件位于 MindSDK 的 device/CMSIS/Include 路径下。

第二步是板子初始化，这里直接拷贝 hello world main.c 中的BOARD_Init() 函数。其中包含了时钟的初始化、IO 引脚的初始化和串口的初始化（用于串口打印）。这里 CPU 配置为 120MHz。

第三步是定时器的初始化，这里直接将 driver_examples -> tim -> tim_basic 中的 app_tim_init() 函数拷贝到 core_portme.c 来修改。这里采用 32 位定时器 TIM2 做为系统时间基准，配置 TIM2 运行在 120MHz，分频系数为 100，计数周期为 1000 秒。

以上配置完毕后，CoreMark 的移植工作就完成了。可以看出，基于 MindSDK 移植 CoreMark 程序是非常简单的。此时打开编译配置可以看到，该工程选择了 Mind Motion MM32F5277E9P 做为 Device，Core 识别为 STAR。

3、基于 PLUS-F5270 运行 CoreMark

接下来，需要将程序下载到 PLUS-F5270 开发板中运行。这里，PLUS-F5270 开发板是灵动联合逐飞科技打造的 MM32F5270 系列全功能评估板，目前已经可以通过逐飞科技官方淘宝账户购买。

PLUS-F5270 开发板没有板载调试器，用户需要通过外部调试器连接。目前，J-LINK V9 或以上版本已经支持 STAR 处理器，用户也可以通过 DAP-LINK 来进行调试和烧写。其硬件连接如下图所示。

4、CoreMark 结果对比

这里对 MM32F5270 进行了多种配置下的 CoreMark 测试，包括不同的编译器优化条件、不同的 CoreMark size。这里，程序运行在内置 Flash 中（0x08000000），中间数据存放在 System RAM （0x30000000）中。

测试结果如下图所示，可以看到，MM32F5270 在优化开到最大的条件下，达到了 3.93 CoreMark/MHz，这个数值已经非常接近理论极限值 4.02 CoreMark/MHz，可以看出MM32F5270 的运行效率还是很高的。

其中，优化开到最大时的串口打印结果如下图所示，可以看到，MM32F5270 在 21.2 秒内完成了 10000 次迭代，因此跑分结果为 1000/21.2 = 471.4 CoreMark，单位主频的分数为 471.4 CoreMark/120MHz ≈ 3.93 CoreMark/MHz。

将这个数据和友商的 Cortex-M4 处理器进行了对比，这里选择的 Cortex-M4 处理器运行在 180MHz，配置 1KB L2 指令缓存和 128B L2 数据缓存，测试时打开 I/D Cache，并使能 Flash prefetch，得到其运行结果是 3.34 CoreMark/MHz。实测结果显示， MM32F5270 的 CoreMark 结果比友商 Cortex-M4 产品快了约 18%。在不同的编译优化程度下也有 14% ~ 19% 的提升。

这个结果是否和 CoreMark size 有关呢？为此，对不同 CoreMark size 下的结果进行了对比，可以看出，当 CoreMark size 增加时，“星辰”处理器相对于 Cortex-M4 有 19% ~ 23% 的提升，并且 Data size 越大，CoreMark提升就越多。

5、小结 & Next

本文介绍了如何利用 MindSDK 轻松将 CoreMark 移植到 PLUS-F5270 开发板上，并将实测结果和 Cortex-M4 进行了对比。测试结果显示 “星辰”处理器相较于 Cortex-M4 有约 14% ~ 23% 的性能提升。

CoreMark 测试仅仅是常用的基准测试之一，感兴趣的读者也可以基于 MindSDK 和 PLUS-F5270 开发板移植 Dhrystone 等其它测试程序。

未完待续！本文是 MM32F5 漫谈系列的第五篇，后续将为大家持续更新，旨在分享 MM32F5 系列中所包含的那些有趣的技术，敬请期待！

往期回顾

MM32F5 系列漫谈 1：“星辰” 处理器？！
MM32F5 系列漫谈 2：吞吐率最大化的总线设计
MM32F5 系列漫谈 3：MindSwitch 实现高效互联
MM32F5 系列漫谈 4：高性能模拟和 3 合 1 控制

来源：灵动MM32MCU
免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理（联系邮箱：cathy@eetrend.com）。

漫谈系列的上一期中介绍了外设间互联矩阵 MindSwitch，用户可以通过 MindSwitch 将系统中的常用外设进行同步。本期，笔者就来聊聊 MM32F5270 中的高性能模拟外设，并以一个典型的 3 合 1 控制的例子来对前面几期的内容做一个综合的讲解。

1、高速 ADC

ADC 用于将模拟信号转换成数字信号，是微控制器应用中必不可少的外设之一。

MM32F5270 中包含了 2 组高速 SAR 结构 ADC，每组 ADC 支持最高 12 位分辨率和最高 3MSPS 采样率。其中 ADC1 支持 17 路外部通道（ADC1_INx），ADC2 支持 19 路外部通道(ADC2_INx)，两组 ADC 有 12 个通道是共用引脚的（ADC12_INx），因此总计可用的外部通道数是 17 + 19 – 12 = 24 通道。MM32F5270 中的具体 ADC 通道分布整理如下表：

ADC 的具体特点这里就不一一介绍，感兴趣的读者可以阅读 MM32F5270 用户手册。（https://www.mindmotion.com.cn/download/products/UM_MM32F5270_SC.pdf）

这里，对 MM32F5270 ADC 的部分创新特色做如下总结：

支持任意通道转换

支持转换通道的任意排列，最高可支持 16 个通道。这相对于仅能固定顺序扫描的 ADC 而言有两个优势：一是实际应用中通道间的采样顺序可能会变化，二是实际应用中不同通道的采样频繁程度是不同的，而任意转换序列 ADC 能够很好的应对这些场景。下图是一个例子，任意通道转换模式下，前 5 次转换中的通道编号是乱序的（任意可配的），且通道 12 和 通道 6 仅转换 1 次，而通道 3 则转换了 3 次。

每个任意通道都有独立的结果寄存器

除了最近一次转换的结果，MM32F5270 的每个任意通道都有一个独立的结果寄存器，存储对应通道最近一次的转换结果。这样用户可以在所有ADC通道转换完毕后在需要使用的时刻再读取对应ADC通道的结果寄存器的值，而不需要每次转换后都读取，有效的降低了 DMA 或 CPU 对 ADC 的访问次数和软件复杂度。

支持自动注入模式

在任意通道转换方式下，完成任意通道转换后会自动开始注入通道转换。每个 ADC 支持最高 4 路注入通道，同样支持任意序列转换。需要注意的是，注入通道的触发源和常规通道的触发源是独立的，后文将要讲到的 ADC 分时复用就需要用到这个功能。

支持最高 256 次硬件过采样

MM32F5270 支持 2 到 256次可配的硬件过采样，当配置为 256次时，ADC 将 256 次的采样数值进行累加和硬件平均，并将结果存储在一个 16 位寄存器中。很多应用为提高采样准确度都需要进行多次采样求平均的操作，硬件过采样的优势是不需要 DMA 或 CPU 的数据搬运和计算就能得到平滑滤波后的结果。

触发源通过 MindSwitch 配置

通过 MindSwitch 配置的触发可以实现更灵活可配的触发，后文中的应用案例就将用到这一功能。

2、高速 COMP

比较器 COMP 用于比较两个模拟信号的电平，比较器因其比较速度快和响应速度快等特点，在实际应用中常用于做过流保护等安全保护措施。

MM32F5270 中包含了 3 组高速比较器 COMP1~3，每组比较器都具备如下特点：

● 参考源丰富

● 带窗口 Blanking 功能

● 支持轮询

● 支持滤波

● 带极性选择功能

在实际应用中，往往是将外部的模拟信号和一个参考电压值通过比较器进行比较，这个参考电压值往往是一个固定电平，其可以从芯片外部输入，也可以由芯片内部提供。MM32F5270 的比较器支持这两种方式，并且提供了丰富的电压参考源包括：

● CRV 的输出

● DAC1 的输出

● DAC2 的输出

这里，CRV 的全称是 Comparator Reference Voltage，是一个低分辨率的电阻分压网络，可提供 1/20 到 16/20 共 16 档参考电压，其分压源可以选择是 VDDA 或者内部 1.2V 带隙基准电压。以 VDDA = 3V 为例，其分压范围为 150mV 到 2.4V，每 150mV 一档，共 16 档。

如果需要更精确的参考电压，则可以采用 DAC1 或 DAC2 的输出，这里的两个 DAC 都是 12 位分辨率。以 VDDA = 3V 为例，其分压范围为 0V 到 3V，共 4096 档，分辨率约为 0.7 mV（仅是理想分辨率，真实分辨率会更大）。

不论是 CRV 还是 DAC，其相较于外部输入的最大优势是其电压可随时调整。

每组 COMP 支持 4 路正向输入和7路负相输入，其中正向输入全部由外部引脚输入，而 7 路负相输入中包含了 3 路外部引脚输入、1 路 CRV 输出、1 路 DAC1 输出和 1 路 DAC2 输出，总结如下表：

上面的提到的 2 组 DAC 除了可以为比较器提供参考电压外，它们还带有一定的输出驱动能力，支持最快 1MSPS 转换率，可以不需要外部放大器而直接驱动负载，非常适用于一些音频应用。此外，DAC 还支持硬件自动生成三角波，用户也可以通过精确的触发控制和数据输入来通过 DAC 生成更复杂的正弦波或任意波形。

3、应用场景：3 合 1 控制

经过上述介绍，相信读者对于 MM32F5270 中的高性能模拟外设已经有所了解。接下来，笔者就将前几期介绍内容和本期内容结合在一起，通过一个常见的应用案例来讲解。

实际应用中的一个趋势是系统的集成度越来越高，很多嵌入式系统会将原本分布在多个 MCU 中的功能集成在同一个主控 MCU 中，在汽车、家电和消费电子领域中都能观察到这种趋势，这样做能够带来开发便捷、节省空间、节省成本、节省线束等多种好处，通常可以把这种多功能合并的结构叫做多合一控制，举几个典型的例子：

2 合 1

2 合 1 典型场景是双电机控制，具体应用包括洗烘一体洗衣机中的滚筒电机 + 热泵风扇控制、割草机中的割草电机 + 行进电机控制、电动三轮车中的差速电机控制等等。对于此类应用，灵动的 MM32SPIN0280 就非常适合，其配备了96MHz M0 内核、硬件除法和开方、双 3MSPS ADC + 双高级定时器、多路运放和比较器，感兴趣的读者可以点击链接进一步了解。

3 合 1

3 合 1 典型的应用是空调外机中的 PFC + 压缩机 + 风机控制，对于此类应用，其对于 CPU 性能的要求往往更高，因此，目前市面上的方案往往是 Cortex-M4 及以上性能的 MCU 或 DSP 来实现。MM32F5270 配备了 120MHz 的 Armv8 “星辰”处理器，带有 DSP 和 FPU 扩展，单位主频性能相较于 Cortex-M4 提升约 20%，并配有多并发的总线架构、高效互联系统 MindSwitch、多路定时器以及本期重点讲解的高性能模拟外设，非常适合用于此类 3 合 1 的应用场景。

4 合 1

典型的应用是四旋翼飞行器的四个螺旋桨控制，甚至可以将电机控制和飞控进行合并，此类应用往往需要 Cortex-M7 或以上性能的 MCU 或 MPU 来实现。

这里，笔者就以空调外机 3 合 1 控制这个典型应用来说明 MM32F5270 的高性能配置。

空调外机的主体部分包括 1 路 PFC、1 路压缩机和 1 路风机。这里，对这3个模块的参数做如下约束：

● PFC

采用 Boost 结构，通过 1 路 PWM 驱动 MOS 管以控制功率因数校正网络，PWM 周期为 64KHz，电流环为 32KHz，带过流保护。

● 压缩机

永磁同步电机，采用无感 FOC 控制，单电阻采样，PWM 周期和电流环均为 16KHz，带过流保护。

● 风机

永磁同步电机，采用无感 FOC 控制，单电阻采样，PWM 周期和电流环均为 16KHz，带过流保护。

其中，Boost PFC 的原理图如下：

单电阻无感 FOC 电机控制原理图如下：

根据上述约定：每路电机需要 3 相互补 PWM 来驱动，1 路高速 ADC 去做电流采样，多个定时器通道去控制 ADC 的采样点，以及 1路比较器做过流保护；PFC 则需要 1 路 PWM 输出去做功率因数校正，1 路高速 ADC 去做电流采样，1个定时器通道去控制 ADC 的采样点，以及 1 路比较器做过流保护。

这里，考虑到两路电机的 PWM 周期完全一致，因此可以很容易的将两路电机的处理（包括采样和计算）在时序上分割开，这样， 两路电机就可以共用一组 ADC 进行分时采样，而另一组 ADC 可以留给 PFC 使用。

MM32F5270 中配置了 2 组高级定时器（TIM1 & TIM8）、4 组通用定时器（TIM2~5）、3 组比较器（COMP1~3）、2 组独立 DMA（DMA1~2，可分别用于两组 ADC），并通过 MindSwitch 和 CLU 将上述外设进行精确同步，能够满足上述资源需求。资源分配整理如下表：

其对应的系统框图如下图所示：

一种可行的时序分配和 PWM 波形如下图所示。

这里，因 TIM1 和 TIM8 的 PWM 周期都是 16KHz，因此，TIM1 和 TIM8 可以做 180° 相位差的严格同步。这样电机1（M1）和电机2（M2）的采样可以分时复用 ADC1 而不互相干扰。CPU 也可以分时处理 M1 和 M2 的电流环而不互相干扰。

这里电机 1 的电流采样点通过任意通道的触发控制（ADC1_TRIG），而电机 2 的电流采样点通过自动注入通道的触发控制（ADC1_JTRIG）。

TIM3 的 PWM 周期是 64KHz，而电流环是 32KHz，因此，其刚好可以利用 M1 和 M2 电流环的处理间隙做 PFC 的电流环。当然，这也得益于 “星辰”处理器的高性能运算能力，有足够的 CPU 带宽可以用于三路算法的运算。

此时，MindSwitch 和 CLU 的内部连接如下图所示：

可以看到，上述 3 合 1 的应用场景用到了 MM32F5270 的多个模块：

高性能“星辰”处理器

● MindSwitch 和 CLU

● 2 组高速 ADC

● 3 组高速比较器

● 2 组高级定时器

● 1 组通用定时器

● 2 组 DAC

MM32F5270 以高性能运算能力和丰富的外设资源，很好的满足了 3 合 1 应用的需求。

4、小结 & NEXT

本文介绍了MM32F5270 中的 ADC、DAC 和比较器等模拟外设，并结合前几期的知识点，以 3 合 1 的应用实例来说明了这些高性能外设间如何协同配合来满足复杂应用的需求。

未完待续！本文是 MM32F5 漫谈系列的第四篇，后续将为大家持续更新，旨在分享 MM32F5 系列中所包含的那些有趣的技术，敬请期待！

往期回顾

MM32F5 系列漫谈 1：“星辰” 处理器？！
MM32F5 系列漫谈 2：吞吐率最大化的总线设计
MM32F5 系列漫谈 3：MindSwitch 实现高效互联

来源：灵动MM32MCU
免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理（联系邮箱：cathy@eetrend.com）。

上一篇文章介绍了 MM32F5 系列 所采用的 “星辰”STAR-MC1 处理器，如果读者还有印象的话，“星辰”处理器相较于 M3 和 M4 处理器的一个主要优势是引入了内存子系统，包括了L1 指令和数据缓存接口和紧耦合 TCM 接口。而仅有内存子系统是不够的，需要配合高效率的总线架构设计来实现其功能最大化。

本期，笔者就来聊聊 MM32F5270 的总线架构设计，看看 F5270 是如何通过高并行度的总线设计实现系统吞吐率的最大化。

MM32F5270 的总线架构

下图展示了 MM32F5270 的总线架构，可以看到，系统中的处理器、存储和外设是通过一个零延迟 AHB 总线矩阵进行互联，这里的总线矩阵是一个多 Master 到多 Slave 的多层 AHB 总线结构。这里，把可发起读写访问的一方叫做 Master，响应访问的一方叫做 Slave。

注：AHB 属于 Arm® AMBA® 通信接口协议的一种，是嵌入式系统中的常用接口协议之一，对于不了解 Arm® AMBA® 接口协议的读者，可自行搜索相关资料，本文不再赘述。

总线 Master – 访问发起者✦

从上图可以看到，MM32F5270 中包含了如下 AHB 总线 Master：

• CPU – “星辰”STAR-MC1
• DMA1
• DMA2
• USB 控制器（USB FS）
• 以太网控制器（ENET）

其中，“星辰”处理器占据 三个 AHB 口，分别是系统总线AHBS（system bus），代码总线 AHBC（code bus），以及 TCM 总线 AHBT（TCM bus）。其中 AHBC 和 AHBS 是处理器发起访问，从外部获取数据和指令的通路，而 AHBT 是处理器以外的其它 Master（如 DMA等）访问内部 TCM 的通路，也就是说，TCM 不仅能被 CPU 访问，外部资源也可以将 TCM 当作普通 SRAM 访问。

其它Master 包括 DMA、USB 和以太网。在 MM32F5270中，为提高系统并行度，配置了两路独立的 DMA 控制器，每个 DMA 控制器包含 8 个通道，每路 DMA 都可以无需 CPU 干预而进行 Slave 的读写访问。USB 和以太网也可以做为总线 Master 直接发起对系统存储的访问，例如将提前放置在 SRAM 中的数据搬移到 TX FIFO 中以实现无需 CPU 干预而进行的数据通信。

总线 Slave – 访问响应者✦

MM32F5270 中包含了如下 AHB 总线 Slave：

• 256KB 内置 Flash 存储器
• 112KB SRAM1
• 16KB SRAM2
• QSPI – 可外扩四线 NOR Flash
• FSMC – 8/16/32 位并口，可外扩 SRAM，NOR Flash，8080/6800 屏
• 外设 APB1 组
• 外设 APB2 组
• 32KB ITCM和 32KB DTCM – 通过 AHBT 总线访问

为提高系统并行度，MM32F5270配备了两路独立的 RAM，包括 112KB 的 SRAM1 和 16KB 的 SRAM2，每个 RAM有独立的 RAM 控制器和 Slave端口。

此外，MM32F5270 还配备了 32KB 指令 TCM RAM（ITCM）和 32KB 的数据 TCM RAM（DTCM）。这里， TCM 和 CPU 是通过 TCM 接口直连的，相当于一条快速通道，CPU 访问 TCM 不需要经过外部总线矩阵，这也是 TCM 被称为紧耦合存储（Tightly-Coupled Memory，TCM）的原因。CPU 访问 TCM 是没有任何延迟的，因此也不需要经过缓存。同时，“星辰”处理器也预留了 AHBT 总线供 DMA 等 CPU 外部 Master 访问 TCM。这里的 AHBT 总线挂在总线矩阵的 Slave 端，也就是说，DMA 要访问 TCM 需要先经过总线矩阵。当 DMA 和 CPU 同时访问 TCM 时，“星辰”处理器以 CPU 访问为高优先级进行仲裁。需要说明的是，ITCM 支持程序执行和数据读取，其起始地址为 0x0000_0000，DTCM 支持数据读取，其起始地址为 0x2000_0000。

根据上述介绍可以得出，MM32F5270 里实际是配置了 4块完全独立的 RAM，包括 ITCM，DTCM，SRAM1 和 SRAM2，在某些应用场景下，这 4 块 RAM 能够同时被不同的 Master 访问而不会产生任何的总线冲突和等待。例如，CPU 可以读取并执行ITCM中存放的程序算法，以太网可以从 SRAM2 中读写数据，DMA1 可以从 DTCM中搬数据， DMA2 可以从 SRAM1中搬数据，这里的四条通路是完全独立和并行的。

MM32F5270还包含了两路独立的 APB 外设组，即 APB1 和 APB2，每个外设组有独立的 Slave 端口和AHB到 APB 的协议转换桥。

与此同时，用户还可以通过 FSMC 去外扩并口 NOR Flash 或者 SRAM，也可以通过 QSPI 去外扩四线式 NOR Flash。且这里的 FSMC 和 QSPI 都是直接挂在零延迟 AHB 总线矩阵上的 AHB Slave，因此其访问通路是完全独立的。当然，用户也可以通过 SPI、UART等串行总线接口来扩展更多存储空间，不过这些外设都是挂在 APB 总线上，和其它共同挂在 APB 总线的外设共享总线矩阵的 AHB Slave 端口，因此，可能会产生多余的等待周期。

需要说明的是，除了 TCM 和外设空间，从 Code bus 和 System bus 上读取的指令和数据基本上都可以被 4KB 指令缓存和 4KB 数据缓存加速。

下表对 MM32F5270 中支持的 Flash 和 RAM 资源做一个总结：

并发网络✦

前文提到的总线结构图中，Master 和 Slave 的连接关系通过矩阵网络上的空心圆表示，如内置 Flash 仅可以被 CPU 的 code bus 或者 DMA 访问，而不能被其它总线 Master 访问。

基于上述描述所能达到的效果就是，多个 Master 可以同时发起对多个Slave的访问，如果每条路径的发起者（Master）和响应者（Slave）都是不同的，那这些访问是完全并行的，是不需要仲裁和等待周期的。

下图是一个并发访问的例子，这里，6个总线 Master 对 6 个总线 Slave 的访问构成了 6 个独立通路。当然，这里仅仅是一个极限情况，对于一个实际应用所能达到的并发效果，需要根据应用需求具体分析。

案例：带显示的音频播放器✦

为了更直观的讲解 F5270 多并发总线设计的强大，这里以一个实际应用的案例来进行展示。需要说明的是，这里的案例仅仅为了讲解功能，并不做为参考设计。

这里，考虑基于 MM32F5270 制作一个带显示的音频播放器，这是一种很常见的应用场景，实际产品中所包含的功能可能是多种多样的，这里为了简化，以如下规格要求为例：

• 可播放 SD 卡上的音频文件，支持 WAV 和 MP3 格式
• 2.4寸屏，320x240 分辨率，GUI 交互

注：实际的产品可能有更多的功能，如更高清的显示、USB扩展、WIFI 或蓝牙联网、视频播放、触控等，感兴趣的读者可以搜索下网络上的相关产品。

基于这个要求，可以搭建一个带显示的音频播放器，根据 MM32F5270 所包含的片内资源，对上述规格要求做出如下的功能分解和资源分配：

其对应的简易系统框图如下：

分析可知系统的主要功能可以分为三块：

第一块是 CPU 处理部分。

首先， CPU 所执行的主程序存放在内置 256KB Flash 中，而运行中所需要内存存放在 SRAM1 中，其数据通路如下图中的蓝色箭头所示；

同时，CPU 需要从外部 SD 卡读取音频文件，这里涉及到文件系统的交互，以及 MP3 软解码运算，并将解码后的音频数据存放在 32KB DTCM 中，其数据通路如下图中的黄色箭头所示；

最后，CPU 需要运行 GUI 应用程序，包括从外扩 Flash 中获取显示数据和字库，通过 CPU 的运算并将待显示的图像缓存到外扩 SRAM 中，其数据通路如下图中的绿色箭头所示。

第二块是音频播放数据流控制。

这里，通过 DMA1 来处理音频数据流，DMA1 通过 AHBT 总线从 DTCM 中读取解码后的音频数据，并写入 I2S 的 TX FIFO 中，通过 I2S 和外部的功放通信并驱动扬声器或耳机，其数据通路如下图中的红色箭头所示。

第三块是图像显示数据流控制。

这里，通过 DMA2 来处理图像显示数据流，DMA2 通过 FSMC 从外部 SRAM 中读取待显示图像，并通过 FSMC 写入外部 LCD 屏，实现图像帧的周期性刷新，其数据通路如下图的紫色箭头所示。

基于上述分析，将所有路径进行汇总，并删掉非独立路径后（即两条路径有共同发起者或共同接收者），可得到下图所示的汇总数据通路。可以看到，主程序的指令获取和执行（蓝色箭头）、主程序数据读写（蓝色箭头）、音频数据流（红色箭头）和GUI数据流（紫色箭头）这四条通路是完全独立的。假设系统运行在 120MHz，而所有访问都采用 32 位宽，则可以计算出此时整个系统的并行吞吐率可达 15Gbps！

当然，这里仅仅是一个精简的例子，对于实际应用，其所需功能可能会更加复杂。但重要的是，MM32F5270 的多并发总线架构为各类实际应用中的并行处理场景提供了硬件支持，使系统整体吞吐率有了大幅优化的空间。

需要补充说明的是，这个例子里面并没有用到 SRAM2 和 ITCM 等资源，因此其可以用作其他用途，如 SRAM2 可以用作 ENET、USB 、CAN 或者 ADC的数据缓存，而ITCM 中可以存放对实时性要求较高的算法或中断服务程序等。如果把这些功能都开发起来，则系统吞吐率是否还可以进一步提高呢？这个问题就留给感兴趣的读者来思考吧。

小结 & NEXT✦

本文介绍了MM32F5270 中所采用的多并发总线架构，并通过带显示的音频播放器的实例说明了该架构在实际应用中所能达到的吞吐率提升效果。

未完待续！本文是 MM32F5 漫谈系列的第二篇，后续将为大家持续更新，旨在分享 MM32F5 系列中所包含的那些有趣的技术，敬请期待！

往期回顾

MM32F5 系列漫谈 1：“星辰” 处理器？！

来源：电子创新网张国斌
免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理（联系邮箱：cathy@eetrend.com）。

4月12日，本土MC厂商上海灵动微电子股份有限公司（以下简称“灵动微电子”）联合安谋科技高调宣布进入高性能MCU领域，正式发布搭载安谋科技的“星辰”STAR-MC1处理器的MM32F5系列MCU ，据灵动微市场总监王维介绍，该MCU采用Arm v8-M Mainline架构，集成DSP和FPU ，性能高达4.02CoreMark/MHz!

王维表示M32F5系列是灵动在高性能MCU上的一个探索，也为其未来整个高性能MCU平台发展起到助力作用。灵动微希望据此系列杀入高端工业互联网应用。

灵动微市场总监王维

“大家都知道，ST的Cortex-M3从是2007年夏天推出，到现在已经差不多15年了，而NXP也是在2008年左右推出Cortex-M3、M4的MCU，我们今天推出的高性能系列，是对以前M3M4内核MCU的一个升级，我们在同样的主频前提下对MCU的能效升级，能适应目前更多的需求。”王维指出，“目前，ST和NXP也有更高性能的产品系列，例如主频超过500MHz或者更高的产品，它们的架构和总线有新的设计，已经是MPU的层面，通过增加DSP它们也可以做一些人工智能的处理，我们对这些产品还在关注，考虑是否增加DSP架构 ，因为安谋科技有针对机器学习的周易平台，我们还在协商未来的架构。我们的高性能系列会支持本土的操作系统，例如鸿蒙系统、阿里OS或者是RT-Thread等等。当然也支持一些海外的Free RTOS。”

王维进一步分析说近年来，人工智能、物联网、工业自动化领域市场发展飞速，特别是安防、民生和智能家居等行业发展迅速，其年增长率超1500%；在疫情后，非接触的人机交互设备以及对于语音和视觉的技术需求增长也越来越快；在过去的三年内，据一些数据统计，国内工业企业的增长率已超过200%，包括常见的工业自动化升级改造。现在国内的工业企业不单是为了满足国内的需要，更占据不少海外的市场份额。

“但我们也看到一个非常大的问题，就是虽然过去一两年整个国产MCU市占率比三年五年前提高了很多，但在高性能MCU领域，本土市占率还是很低的，甚至低于处理器行业国产化率占比，主要原因是在处理器领域，整个架构和生态相对来比较完整，但在MCU领域，架构分散，生态碎片化、算法优化难易程度不同，所以目前高性能MCU领域还是以欧美厂商产品为主，所以灵动微电子经过严谨的评估后选用了安谋科技Armv8-M Mainline架构的“星辰”STAR-MC1内核来开发高性能MM32F5系列MCU产品。”王维强调。

为何选用安谋科技星辰STAR-MC1处理器内核？

安谋科技CPU产品总监陈江杉指出从上图可以看出，实际上，ARM Cortex-M3,M4内核都是基于ArmV7架构，而安谋科技的“星辰”STAR-MC1内核则是基于Armv8-M Mainline架构，这两者在架构上是不同的。

据介绍，相对于Arm Cortex-M4，在同等工艺和功耗前提下“星辰”STAR-MC1内核有约20%的性能提升，Cortex-M4的MIPS是1.15DMIPS/MHz，“星辰”STAR-MC1内核能做到1.5 DMIPS/MHz & 4.02 Coremark/MHz；

此外，“星辰”STAR-MC1处理器搭载了接近Cortex-M7的内存系统总线结构，并且具备v8M独有的可定制指令接口，可以灵活地去定制用户特定指令，以提升系统效率。同时，客户也可以用这套机制去做一些差异化，来保证自己的知识产权；

还有，“星辰”STAR-MC1处理器的生态系统不仅有Arm自家的DS和Keil MDK工具，也包含第三方的IAR、SEGGER、Lauterbach等一些工具链。“星辰”STAR-MC1处理器在各类第三方编译器、操作系统、仿真器也受广泛支持，便于工程师在开发设计时快速上手。

“‘总结一下就是星辰’STAR-MC1处理器着重解决了三个问题，第一个是安全，信息安全trust zone这个技术可以提升整个系统级别的这个安全处理能力，提供更全面的一个内存保护的机制。其次是高效计算，“星辰”处理器的设计目标是一个性能功耗均衡的配置，相对于M4，它会有大概20%的性能提升。第三是灵活的扩展接口。”他强调。“此外，我要强调，我们内部请法务专家做了评估，这个“星辰”处理器美国所占技术比例不到10%，所以可以满足本土厂商的需求。”

他表示目前“星辰”处理器产品和生态日益完善，已经有超过70个授权，有60多个Design-IN，截止2021年年底整体出货超过一亿颗！

此外他表示“星辰”处理器也是面向全球提供，其在信息安全等级上较高，已经被中国客户广泛接受，希望可以广泛应用到嵌入式领域。

灵动的MCU布局与MM32F5系列介绍

王维表示近两年来，随着MCU需求暴涨，全球MCU产能紧张，为了稳定供货提升产能，灵动微从去年11月开始，率先将MCU从8寸晶圆向12寸晶圆迁移，另外就是从11月开始，保持每月发布一款新产品的速度。去年年底灵动微已经发布了针对汽车、电机应用的产品系列，这次是新内核新架构，五月灵动微还有新品发布！

本次灵动微发布了高性能MM32F5系列平台中，它有三个系列的规划布局：

MM32F52系列，120MHz“星辰”处理器，主流升级、MM32F53系列，150MHz“星辰”处理器，产能扩充、MM32F55系列，200MHz“星辰”处理器，应用拓展。

这三个系列构成了灵动在今后高性能平台上的主线，面向日益智能化的嵌入式系统需要。

王维表示灵动微的F5系列采用了专用的内存子系统以及高并发总线设计。

“在我们芯片的整个外设设计、模块设计上面，可以帮助拓展到更多新型应用。”他强调，“我们的研发团队还独创了一些专业模块，例如在这个F5系列里面，我们首次加入了MindSwhich这样一个专门模块，这个模块其实可以在任意的外设和GPIO之间实现独立互联，客户可以通过这个独立互联结合我们多路组合逻辑处理单元，在不需要CPU干预的情况下面可以完成更多操作处理。”

他表示灵动将会在本季度双首发两款MM32F52系列产品，分别是MM32F5270和MM32F5280，其主要差别是存储容量及部分外设配置，对于内核、高级通信接口等功能两款产品是一致的。

MM32F5系列配套软硬件平台

据介绍，作为灵动的一款全新的高性能MCU系列，灵动同步发布配套的新的软硬件平台。在开放评估板上，灵动推出了面向MM32F系列的Plus Board，为用户提供更全面的评估开发体验。主要的接口功能都能在一块开发板上进行评估，如以太网、USB、FlexCAN、SD卡、选配的LCD彩屏显示、舵机接口、传感器模块等。

在软件上，灵动新推出MindSDK开发套件，包含驱动程序、功能组件、样例工程及演示工具等。从整个MindSDK组成来说，除了提供相应的兼容CMSIS-Core和CMSIS-DSP的架构外，还会提供专门的基于HAL或是基于操作系统层面的软件驱动，以及对应的样例工程和丰富的集成化参考设计。在软件的驱动程序案例库里，除了基本的调用，还会针对中断方式或者DMA等方式来提供样例。随着智能化的需求增多，电子系统的设计日益复杂化，软件的功能和复杂程度将会越来越大，灵动新推出的MindSDK开发套件可以解决这些问题，满足高性能系统的开发需求。

MM32F5作为一个通用高性能的MCU平台，对于不同的应用场景和项目需要，客户可以从中选择所需的功能接口。同时，灵动也提供不同封装形式如64，100和144pin，以及-40~105℃的扩展工业级产品选项供客户选择。若要了解更多关于灵动MM32F5产品的信息，请登录灵动官网查看：

他透露5月灵动微将发布一款低功耗产品，以“低功耗和全新应用”为亮点，这将是一款什么产品？我们拭目以待吧！（完）

来源：电子创新网张国斌
免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理（联系邮箱：cathy@eetrend.com）。