Sehr schlechte Performance mit PIC32

Question

Sehr schlechte Performance mit PIC32

Gordon Bailey

Ich habe ein Problem mit sehr schlechter Leistung in meinem PIC32-Code. Zum Beispiel habe ich diese ISR, die einige verschiedene Interrupt-Quellen bedient:

volatile int rxEvents = 0;
volatile int txEvents   = 0;
volatile int int1Events = 0;
volatile int events     = 0;
volatile bool spi_read_flag  = 0;
volatile bool spi_write_flag = 0;
volatile bool spi_int_flag   = 0;
volatile bool adc_ready = 0;
void __attribute__((__interrupt__)) _DefaultInterrupt(){
    PIN(TIMER, LAT, LAT) = 1; // turn on an IO pin
    if(IFS0bits.T1IF){
        IFS0bits.T1IF = 0;
        AD1CON1bits.ASAM = 1; // begin sampling
    }
    if(IFS1bits.AD1IF){
        IFS1bits.AD1IF = 0;
        adc_ready = true;
    }

    ++events;
    if(IFS1bits.SPI2RXIF){
        ++rxEvents;
        IFS1bits.SPI2RXIF = 0;
        spi_read_flag = 1;
    }
    if(IFS1bits.SPI2TXIF){
        ++txEvents;
        IFS1bits.SPI2TXIF = 0;
        spi_write_flag = 1;
    }
    if(IFS0bits.INT1IF){
        ++int1Events;
        IFS0bits.INT1IF = 0;
        spi_int_flag = 1;
    }
    PIN(TIMER, LAT, LAT) = 0; // turn off the IO pin
}

Wie Sie sehen können, überprüft und löscht es einfach Flag-Bits und setzt einige boolesche Flags / führt einige andere einfache Aktionen aus.

Beim Scoping des IO-Pins habe ich festgestellt, dass diese ISR in einigen Fällen bis zu 100 us dauern kann, was bei meiner Taktrate von 8 MHz bedeuten würde, dass 800 Anweisungen erforderlich sind, was verrückt erscheint. Ein Screenshot des Timings des IO-Pins ist unten zu sehen.

Zeitdiagramm

Meine Frage ist, was verursacht diese schlechte Leistung? Gibt es eine Uhreinstellung, die ich vermisse? Ich habe überprüft, dass der SPI-Takt bei 500 kHz läuft, wie erwartet mit einer Vorskalierung von 8 und einem Systemtakt von 8 MHz. Unten ist die vollständige Konfiguration, die ich verwende:

// DEVCFG3
// USERID = No Setting

// DEVCFG2
#pragma config FPLLIDIV = DIV_12        // PLL Input Divider (12x Divider)
#pragma config FPLLMUL = MUL_24         // PLL Multiplier (24x Multiplier)
#pragma config UPLLIDIV = DIV_12        // USB PLL Input Divider (12x Divider)
#pragma config UPLLEN = OFF             // USB PLL Enable (Disabled and Bypassed)
#pragma config FPLLODIV = DIV_256       // System PLL Output Clock Divider (PLL Divide by 256)

// DEVCFG1
#pragma config FNOSC = FRC              // Oscillator Selection Bits (Fast RC Osc (FRC))
#pragma config FSOSCEN = ON             // Secondary Oscillator Enable (Enabled)
#pragma config IESO = ON                // Internal/External Switch Over (Enabled)
#pragma config POSCMOD = OFF            // Primary Oscillator Configuration (Primary osc disabled)
#pragma config OSCIOFNC = ON            // CLKO Output Signal Active on the OSCO Pin (Enabled)
#pragma config FPBDIV = DIV_8           // Peripheral Clock Divisor (Pb_Clk is Sys_Clk/8)
#pragma config FCKSM = CSDCMD           // Clock Switching and Monitor Selection (Clock Switch Disable, FSCM Disabled)
#pragma config WDTPS = PS1048576        // Watchdog Timer Postscaler (1:1048576)
#pragma config FWDTEN = ON              // Watchdog Timer Enable (WDT Enabled)

// DEVCFG0
#pragma config DEBUG = OFF              // Background Debugger Enable (Debugger is disabled)
#pragma config ICESEL = ICS_PGx2        // ICE/ICD Comm Channel Select (ICE EMUC2/EMUD2 pins shared with PGC2/PGD2)
#pragma config PWP = OFF                // Program Flash Write Protect (Disable)
#pragma config BWP = OFF                // Boot Flash Write Protect bit (Protection Disabled)
#pragma config CP = OFF                 // Code Protect (Protection Disabled)

Hier ist die vollständige Disassemblierung, insgesamt 121 Anweisungen. Ich würde denken, dass dies eine Ausführungszeit im schlimmsten Fall von etwa 15 us bedeuten sollte (es sei denn, ich vermisse einige schwerwiegende Strafen im Zusammenhang mit dem Speicherzugriff?):

17:                  void __attribute__((__interrupt__)) _DefaultInterrupt(){
9D003854  415DE800   RDPGPR SP, SP
9D003858  401B7000   MFC0 K1, EPC
9D00385C  401A6002   MFC0 K0, SRSCtl
9D003860  27BDFFE0   ADDIU SP, SP, -32
9D003864  AFBB001C   SW K1, 28(SP)
9D003868  401B6000   MFC0 K1, Status
9D00386C  AFBA0018   SW K0, 24(SP)
9D003870  401A6800   MFC0 K0, Cause
9D003874  AFBB0014   SW K1, 20(SP)
9D003878  001AD282   SRL K0, K0, 10
9D00387C  7F5B7A84   INS K1, K0, 10, 6
9D003880  7C1B2044   INS K1, ZERO, 1, 4
9D003884  409B6000   MTC0 K1, Status
9D003888  AFA30004   SW V1, 4(SP)
9D00388C  AFA20000   SW V0, 0(SP)
9D003890  8FA30018   LW V1, 24(SP)
9D003894  3063000F   ANDI V1, V1, 15
9D003898  14600003   BNE V1, ZERO, 0x9D0038A8
9D00389C  00000000   NOP
9D0038A0  AFBE000C   SW S8, 12(SP)
9D0038A4  AFA40008   SW A0, 8(SP)
9D0038A8  03A0F021   ADDU S8, SP, ZERO
18:                      PIN(TIMER, LAT, LAT) = 1; // indicate sampling started
9D0038AC  3C03BF88   LUI V1, -16504
9D0038B0  8C626160   LW V0, 24928(V1)
9D0038B4  24040001   ADDIU A0, ZERO, 1
9D0038B8  7C820844   INS V0, A0, 1, 1
9D0038BC  AC626160   SW V0, 24928(V1)
19:                      if(IFS0bits.T1IF){
9D0038C0  3C02BF88   LUI V0, -16504
9D0038C4  8C421030   LW V0, 4144(V0)
9D0038C8  30420010   ANDI V0, V0, 16
9D0038CC  1040000A   BEQ V0, ZERO, 0x9D0038F8
9D0038D0  00000000   NOP
20:                          IFS0bits.T1IF = 0;
9D0038D4  3C03BF88   LUI V1, -16504
9D0038D8  8C621030   LW V0, 4144(V1)
9D0038DC  7C022104   INS V0, ZERO, 4, 1
9D0038E0  AC621030   SW V0, 4144(V1)
21:                          AD1CON1bits.ASAM = 1; // begin sampling
9D0038E4  3C03BF81   LUI V1, -16511
9D0038E8  8C629000   LW V0, -28672(V1)
9D0038EC  24040001   ADDIU A0, ZERO, 1
9D0038F0  7C821084   INS V0, A0, 2, 1
9D0038F4  AC629000   SW V0, -28672(V1)
22:                      }
23:                      if(IFS1bits.AD1IF){
9D0038F8  3C02BF88   LUI V0, -16504
9D0038FC  8C421040   LW V0, 4160(V0)
9D003900  30420002   ANDI V0, V0, 2
9D003904  10400007   BEQ V0, ZERO, 0x9D003924
9D003908  00000000   NOP
24:                          IFS1bits.AD1IF = 0;
9D00390C  3C03BF88   LUI V1, -16504
9D003910  8C621040   LW V0, 4160(V1)
9D003914  7C020844   INS V0, ZERO, 1, 1
9D003918  AC621040   SW V0, 4160(V1)
25:                          adc_ready = true;
9D00391C  24020001   ADDIU V0, ZERO, 1
9D003920  A3828023   SB V0, -32733(GP)
26:                      }
27:                  
28:                      ++events;
9D003924  8F82801C   LW V0, -32740(GP)
9D003928  24420001   ADDIU V0, V0, 1
9D00392C  AF82801C   SW V0, -32740(GP)
29:                      if(IFS1bits.SPI2RXIF){
9D003930  3C02BF88   LUI V0, -16504
9D003934  8C421040   LW V0, 4160(V0)
9D003938  30420080   ANDI V0, V0, 128
9D00393C  1040000A   BEQ V0, ZERO, 0x9D003968
9D003940  00000000   NOP
30:                          ++rxEvents;
9D003944  8F828010   LW V0, -32752(GP)
9D003948  24420001   ADDIU V0, V0, 1
9D00394C  AF828010   SW V0, -32752(GP)
31:                          IFS1bits.SPI2RXIF = 0;
9D003950  3C03BF88   LUI V1, -16504
9D003954  8C621040   LW V0, 4160(V1)
9D003958  7C0239C4   INS V0, ZERO, 7, 1
9D00395C  AC621040   SW V0, 4160(V1)
32:                          spi_read_flag = 1;
9D003960  24020001   ADDIU V0, ZERO, 1
9D003964  A3828020   SB V0, -32736(GP)
33:                      }
34:                      if(IFS1bits.SPI2TXIF){
9D003968  3C02BF88   LUI V0, -16504
9D00396C  8C421040   LW V0, 4160(V0)
9D003970  30420040   ANDI V0, V0, 64
9D003974  1040000A   BEQ V0, ZERO, 0x9D0039A0
9D003978  00000000   NOP
35:                          ++txEvents;
9D00397C  8F828014   LW V0, -32748(GP)
9D003980  24420001   ADDIU V0, V0, 1
9D003984  AF828014   SW V0, -32748(GP)
36:                          IFS1bits.SPI2TXIF = 0;
9D003988  3C03BF88   LUI V1, -16504
9D00398C  8C621040   LW V0, 4160(V1)
9D003990  7C023184   INS V0, ZERO, 6, 1
9D003994  AC621040   SW V0, 4160(V1)
37:                          spi_write_flag = 1;
9D003998  24020001   ADDIU V0, ZERO, 1
9D00399C  A3828021   SB V0, -32735(GP)
38:                      }
39:                      if(IFS0bits.INT1IF){
9D0039A0  3C02BF88   LUI V0, -16504
9D0039A4  8C421030   LW V0, 4144(V0)
9D0039A8  30420080   ANDI V0, V0, 128
9D0039AC  1040000A   BEQ V0, ZERO, 0x9D0039D8
9D0039B0  00000000   NOP
40:                          ++int1Events;
9D0039B4  8F828018   LW V0, -32744(GP)
9D0039B8  24420001   ADDIU V0, V0, 1
9D0039BC  AF828018   SW V0, -32744(GP)
41:                          IFS0bits.INT1IF = 0;
9D0039C0  3C03BF88   LUI V1, -16504
9D0039C4  8C621030   LW V0, 4144(V1)
9D0039C8  7C0239C4   INS V0, ZERO, 7, 1
9D0039CC  AC621030   SW V0, 4144(V1)
42:                          spi_int_flag = 1;
9D0039D0  24020001   ADDIU V0, ZERO, 1
9D0039D4  A3828022   SB V0, -32734(GP)
43:                      }
44:                      PIN(TIMER, LAT, LAT) = 0; // indicate sampling started
9D0039D8  3C03BF88   LUI V1, -16504
9D0039DC  8C626160   LW V0, 24928(V1)
9D0039E0  7C020844   INS V0, ZERO, 1, 1
9D0039E4  AC626160   SW V0, 24928(V1)
45:                  }
9D0039E8  03C0E821   ADDU SP, S8, ZERO
9D0039EC  8FA20018   LW V0, 24(SP)
9D0039F0  3042000F   ANDI V0, V0, 15
9D0039F4  14400005   BNE V0, ZERO, 0x9D003A0C
9D0039F8  00000000   NOP
9D0039FC  8FBE000C   LW S8, 12(SP)
9D003A00  8FA40008   LW A0, 8(SP)
9D003A04  8FA30004   LW V1, 4(SP)
9D003A08  8FA20000   LW V0, 0(SP)
9D003A0C  41606000   DI ZERO
9D003A10  000000C0   EHB
9D003A14  8FBA001C   LW K0, 28(SP)
9D003A18  8FBB0014   LW K1, 20(SP)
9D003A1C  409A7000   MTC0 K0, EPC
9D003A20  8FBA0018   LW K0, 24(SP)
9D003A24  27BD0020   ADDIU SP, SP, 32
9D003A28  409A6002   MTC0 K0, SRSCtl
9D003A2C  41DDE800   WRPGPR SP, SP
9D003A30  409B6000   MTC0 K1, Status
9D003A34  42000018   ERET

Vollständige Befehlszeile ist hier (Pfade gekürzt, aber ansonsten unverändert)

"...\xc32-gcc.exe" -g -x c -c -mprocessor=32MX440F256H -MMD -MF blep_asynch.o.d -o blep_asynch.o blep_asynch.c 
"...\xc32-gcc.exe" -g -x c -c -mprocessor=32MX440F256H -MMD -MF interrupt.o.d -o interrupt.o interrupt.c 
"...\xc32-gcc.exe" -g -x c -c -mprocessor=32MX440F256H -MMD -MF data_handler.o.d -o data_handler.o data_handler.c 
"...\xc32-gcc.exe" -g -x c -c -mprocessor=32MX440F256H -MMD -MF timer.o.d -o timer.o timer.c 
"...\xc32-gcc.exe" -g -x c -c -mprocessor=32MX440F256H -MMD -MF acilib.o.d -o acilib.o acilib.c 
"...\xc32-gcc.exe" -g -x c -c -mprocessor=32MX440F256H -MMD -MF adc.o.d -o adc.o adc.c 
"...\xc32-gcc.exe" -g -x c -c -mprocessor=32MX440F256H -MMD -MF blep.o.d -o blep.o blep.c 
"...\xc32-gcc.exe"   -mprocessor=32MX440F256H  -o project.production.elf main.o bit_order.o acilib.o blep.o adc.o timer.o interrupt.o blep_asynch.o aci_asynch.o data_handler.o          -Wl,--defsym=__MPLAB_BUILD=1,--defsym=_min_heap_size=128,-Map="project.production.map"

Matt Jung

Die erste Frage, die man sich in solchen Situationen stellen muss, ist, wie sieht die Demontage aus?

Tut

Welcher Compiler? Ist es eine Demoversion? Welche Optimierungseinstellungen gibt es?

Gordon Bailey

@MattYoung, guter Punkt, ich habe gerade die Demontage hinzugefügt

Gordon Bailey

@Tut es ist xc32-gcc mit Standardoptimierung (kein -O-Flag), ich füge die vollständige Befehlszeile hinzu

Majenko

Tipps: 1: Laufen Sie mit 80 MHz (oder was auch immer das Maximum für Ihren nicht spezifizierten Chip ist). 2: Wechseln Sie in den Mehrfachvektormodus.

Gordon Bailey

@Majenko Leider ist das Board für dieses Projekt bereits fertig, das Hinzufügen eines 80-MHz-Quarzes wird an dieser Stelle ziemlich schwierig sein.

Majenko

@GordonBailey Sie fügen keinen 80-MHz-Quarz hinzu - Sie verwenden die interne PLL, um Ihre 8 MHz auf 80 MHz zu erhöhen.

brhans

Sie haben den OSCIOFNC in Ihren Konfigurationsbits aktiviert. Sehen Sie schöne stabile 8 MHz auf dem OSCO-Pin?

Gordon Bailey

@ Majenko oh, diese Option war mir nicht bewusst, danke!

Gordon Bailey

@brhans Ich habe mir diesen Pin nicht angesehen, aber ich habe ohne Prescaler auf PBCLK getestet und sehr saubere 4 MHz für mein SPI-Clk-Signal beobachtet

justieren

Sind Sie sicher, dass das Programm korrekt ausgeführt wird? Wird der Watchdog-Timer ordnungsgemäß gelöscht? (Vielleicht wird es heimlich auf Sie zurückgesetzt und gibt Ihnen diese falschen Zeiträume) Das Beste, was ich mir einfallen lassen konnte.

Gordon Bailey

Ja, das Programm läuft korrekt, definitiv kein Zurücksetzen

justieren

@GordonBailey Irgendwelche Entdeckungen dazu?

Gordon Bailey

@justing Nein, ich konnte nicht feststellen, was los war. Ich konnte das Problem mit der internen PLL lösen, um meinen Takt zu erhöhen, aber ich habe nie die wahre Ursache ermittelt

David

Wenn keine Möglichkeit für mehrere Interrupts besteht, können Sie die ISR mit umstrukturieren, else ifum Zyklen zu sparen.

justieren

@GordonBailey Glauben Sie, Sie haben die Möglichkeit, alle Flash-Wartezustände wie in meiner Antwort zu konfigurieren? Bin gespannt, ob es das war.

Antworten (3)

Sehr schlechte Performance mit PIC32

Die erste Frage, die man sich in solchen Situationen stellen muss, ist, wie sieht die Demontage aus?
Welcher Compiler? Ist es eine Demoversion? Welche Optimierungseinstellungen gibt es?
@MattYoung, guter Punkt, ich habe gerade die Demontage hinzugefügt
@Tut es ist xc32-gcc mit Standardoptimierung (kein -O-Flag), ich füge die vollständige Befehlszeile hinzu
Tipps: 1: Laufen Sie mit 80 MHz (oder was auch immer das Maximum für Ihren nicht spezifizierten Chip ist). 2: Wechseln Sie in den Mehrfachvektormodus.
@Majenko Leider ist das Board für dieses Projekt bereits fertig, das Hinzufügen eines 80-MHz-Quarzes wird an dieser Stelle ziemlich schwierig sein.
@GordonBailey Sie fügen keinen 80-MHz-Quarz hinzu - Sie verwenden die interne PLL, um Ihre 8 MHz auf 80 MHz zu erhöhen.
Sie haben den OSCIOFNC in Ihren Konfigurationsbits aktiviert. Sehen Sie schöne stabile 8 MHz auf dem OSCO-Pin?
@brhans Ich habe mir diesen Pin nicht angesehen, aber ich habe ohne Prescaler auf PBCLK getestet und sehr saubere 4 MHz für mein SPI-Clk-Signal beobachtet
Sind Sie sicher, dass das Programm korrekt ausgeführt wird? Wird der Watchdog-Timer ordnungsgemäß gelöscht? (Vielleicht wird es heimlich auf Sie zurückgesetzt und gibt Ihnen diese falschen Zeiträume) Das Beste, was ich mir einfallen lassen konnte.
Ja, das Programm läuft korrekt, definitiv kein Zurücksetzen
@justing Nein, ich konnte nicht feststellen, was los war. Ich konnte das Problem mit der internen PLL lösen, um meinen Takt zu erhöhen, aber ich habe nie die wahre Ursache ermittelt
Wenn keine Möglichkeit für mehrere Interrupts besteht, können Sie die ISR mit umstrukturieren, else ifum Zyklen zu sparen.
@GordonBailey Glauben Sie, Sie haben die Möglichkeit, alle Flash-Wartezustände wie in meiner Antwort zu konfigurieren? Bin gespannt, ob es das war.

justieren · Answer 1

Die PIC32-Default-Konfiguration ist hinsichtlich Performance schlecht. Einer der Stickies im PIC32-Forum auf der Website von Microchip spricht Folgendes an:

Wenn Sie PIC32 starten, unabhängig von den Oszillatorsicherungseinstellungen, die Sie angegeben haben, beginnt es mit

NEIN Caching eingeschaltet

NEIN Prefetch-Puffer aktiviert

7 FLASH-Wartezustände

1 SRAM-Wartezustände

Alle diese Elemente wirken sich auf die Leistung Ihres Codes aus und führen dazu, dass er erheblich langsamer ausgeführt wird, als Sie erwarten würden. Geben Sie also in der Regel in der allerersten Zeile Ihrer Hauptfunktion Folgendes ein:
SYSTEMConfigPerformance(80000000); 
wobei die Zahl in Klammern Ihre gewählte endgültige Anweisungstaktrate ist. Diese Funktion richtet die Leistungsmerkmale des PIC32 mit der richtigen Anzahl von FLASH- und RAM-Wartezuständen für die gewählte Geschwindigkeit korrekt ein und aktiviert auch Caching und Prefetch. Richten Sie dies zuerst ein und sehen Sie, welche Geschwindigkeit Sie erhalten. Sie sollten es viel schneller finden. Sie müssen dann an den Optimierungseinstellungen des Compilers herumbasteln, um die Leistung noch weiter zu verbessern.

Versuchen Sie, die Konfigurationsleistungsroutine auszuführen, und prüfen Sie, ob sie hilft.

Scott Seidmann · Answer 2

Dies ist keine Antwort, sondern ein Debug-Pfad. Die PIC32 haben eine ganze Reihe von Taktoptionen, und IIRC, wenn die, nach denen Sie fragen, Probleme verursachen, werden die Uhren ihr Bestes tun, um einen Weg zu finden, der funktioniert.

Der erste Schritt für mich in Fällen wie diesem besteht darin, meine Systemuhren zu überprüfen, indem ich meinen gesamten Code außer einfachen Konfigurationen loswerde, einen schmutzigen, einfachen Timer-Interrupt einprogrammiere, der nichts anderes tut, als ein bisschen umzuschalten, und sicherzustellen, dass das, was ich sehe, Sinn macht. Wenn dies der Fall ist, füge ich Code hinzu, und wenn dies nicht der Fall ist, wird mein Problem normalerweise identifiziert.

Ich persönlich mache so etwas immer, wenn ich ein Projekt starte, normalerweise bevor Probleme auftreten. Es ist eine gute Angewohnheit, sich darauf einzulassen.

auchmonoabspielbar · Answer 3

Deine FPLLIDIV scheint viel zu hoch zu sein. Die Dokumentation besagt, dass der PLL-Eingang zwischen 4 und 5 MHz liegen sollte. Mit dem 8-MHz-RC-Takt sollte die FPLLIDIV 2 sein.

Mit einem Eingangsteiler von 12, einem PLL-Multiplikator von 24 und einem Ausgangsteiler von 256 erhalten Sie einen Gesamtteiler von 128 - Ihre endgültige Taktrate scheint 8 MHz DIV 128 zu sein.

Und Sie fügen auch einen peripheren Teiler von 8 hinzu - Ihre PIN-Taktrate scheint 8 kHz zu sein.

Dies sind meine Einstellungen mit dem internen schnellen RC-Oszillator. Ich bin mir nicht sicher, ob alle Artikel auf den besten Wert eingestellt sind. Aber es funktioniert vernünftig:

#pragma config FPLLIDIV = DIV_2         // PLL Input Divider (2x Divider)
#pragma config FPLLMUL = MUL_16         // PLL Multiplier (20x Multiplier)
#pragma config FPLLODIV = DIV_1         // System PLL Output Clock Divider (PLL Divide by 1)
#pragma config FWDTEN = OFF

#pragma config FNOSC = FRCPLL           // Oscillator Selection Bits (Fast RC Osc with PLL)
#pragma config FSOSCEN = OFF            // Secondary Oscillator Enable (Disabled)
#pragma config IESO = OFF               // Internal/External Switch Over (Disabled)
#pragma config POSCMOD = OFF            // Primary Oscillator Configuration (Primary osc disabled)
#pragma config OSCIOFNC = OFF           // CLKO Output Signal Active on the OSCO Pin (Disabled)
#pragma config FPBDIV = DIV_1           // Peripheral Clock Divisor (Pb_Clk is Sys_Clk/1)
#pragma config FCKSM = CSDCMD           // Clock Switching and Monitor Selection (Clock Switch Disable, FSCM Disabled)

aber er verwendet nicht die PLL (seine Konfiguration FNOSC = FRC, nicht FRCPLL) ....
Du hast recht, das ist mir entgangen. Ich hatte den (falschen) Eindruck, dass er sich über die niedrige Taktrate beschwert.

Sehr schlechte Performance mit PIC32

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