CH32V307/CH32V203 IO翻转速度测试

CH32V307/CH32V203 IO极限翻转测试

记录RISC-V MCU CH32V307/CH32V203 在144MHz主频、-Os优化下，IO极限翻转频率。

GPIO初始化代码如下：

/*********************************************************************
 * @fn      GPIO_Toggle_INIT
 *
 * @brief   Initializes GPIOA.0
 *
 * @return  none
 */
void GPIO_Toggle_INIT(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
 
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

int main(void)
{
  
    Delay_Init();
    USART_Printf_Init(115200);
    printf("ch32v307 hello world\r\n");

    GPIO_Toggle_INIT();

    while(1)
    {
        GPIOA->OUTDR |= GPIO_Pin_0;
        GPIOA->OUTDR &= ~GPIO_Pin_0;
    }
}

使用A0作为测试IO口，初始化为推挽输出模式，翻转速度设置为50MHz。

翻转频率为 9.6MHz，测试结果如下：

9.6MHz 的速度与预估差距有点大，看下反汇编结果如下：

两条C语言代码，需要翻译成7条汇编指令执行，速度当然快不起来。

7条汇编指令，共花费 144MHz / 9.6MHz = 15 个周期，

换个方式，采用异或的方式翻转IO GPIOA->OUTDR ^= GPIO_Pin_0;反汇编只有4条指令。

测试结果如下：

只有 9MHz，虽然执行指令数量只有 4 条，但是翻转速度竟然变慢了，共花费 144Mhz / 9MHz = 16 个周期。

我猜测是 xori 这条异或指令的执行周期比 ori 或 addi 指令执行周期长导致的。

为了测试 IO 的极限翻转速度，将执行指令压缩至最短，不用 ori 或 addi 指令，共3条汇编指令，代码如下：

测试结果如下：

IO翻转速度提高到 24MHz， 3条汇编指令共花费 144Mhz / 24MHz = 6 个周期。

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上面测试的是GPIO的极限翻转速率，即通过GPIO引脚模拟通信协议波特率最高不会超过 24Mbps。

如需更高频率，可以通过 SPI 等外设模拟。