基于Cortex-M的CoreMark性能测试

1 CoreMark简介

CoreMark是由EEMBC(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)的Shay Gla-On于2009年提出的一项基准测试程序，CoreMark的主要目标是简化操作，并提供一套测试单核处理器核心的方法。测试标准是在配置参数的组合下单位时间内运行的CoreMark程序次数（单位：CoreMark/MHz），该数字值越大则说明测试的性能越好。

目前在嵌入式CPU行业中普遍公认的性能测试指标的标准主要使用以下三种，MIPS、Dhrystone、Coremark，而CoreMark与Dhrystone一样，拥有体积小、方便移植、易于理解、免费并且显示单个数字基准分数。与Dhrystone不同的是，Dhrystone的主要部分实际上暴露了编译器优化工作负载的能力，而不是实际MCU或CPU的能力，的性能，而CoreMark具有特定的运行和报告规则，从而可以避免由于所使用的编译库不同而导致的测试结果难以比较。

官网地址：

https://www.eembc.org/coremark/index.php

https://github.com/eembc/coremark

2 CoreMark移植

笔者这里使用STM32来演示。

2.1 CoreMark源码下载

首先去CoreMark 官网下载CoreMark源码。

CoreMark 移植所需的如下：

• core_list_join.c
• core_main.c
• core_matrix.c
• core_state.c
• core_util.c
• coremark.h
• simple/core_portme.c
• simple/core_portme.h

2.2 移植CoreMark

1）拷贝CoreMark文件到工程

准备一个STM32工程，将CoreMark所需的文件添加放到工程目录中。

2）添加文件到工程

接下来要做的就是添加 CoreMark 代码。因为 core_main.c 文件里已经包含了一个 main 函数，所以需要在工程中将默认创建的 main.c 文件删除。

完成后的工程文件结构如下：

2.3 配置 Coremark 文件

我们需要在 core_portme.c 中添加初始化的代码，并根据不同的计时方法修改 core_portme.c 中计时相关函数和代码。

2.3.1 添加初始化代码

core_portme.c 中的 portable_init 函数在 core_main.c 的 main 函数中首先被调用， 平台的初始化的函数（时钟，GPIO，串口，缓存） 可以放在这里。

修改前：

void portable_init(core_portable *p, int *argc, char *argv[])
{

    (void)argc; // prevent unused warning
    (void)argv; // prevent unused warning

    if (sizeof(ee_ptr_int) != sizeof(ee_u8 *))
    {
        ee_printf(
            "ERROR! Please define ee_ptr_int to a type that holds a "
            "pointer!\\n");
    }
    if (sizeof(ee_u32) != 4)
    {
        ee_printf("ERROR! Please define ee_u32 to a 32b unsigned type!\\n");
    }
    p->portable_id = 1;
}

修改后：

void portable_init(core_portable *p, int *argc, char *argv[])
{
    ST_BSP_USART_Dev BSP_USART_Dev0 = USART_DEV0_CONFIG;

    /* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    /* USART1 配置模式为 115200 8-N-1，中断接收 */
    BSP_USART_Init(&BSP_USART_Dev0, 115200, 0, 1);

    printf("The CoreMark is runing,Please Wait...\\r\\n");
    if (sizeof(ee_ptr_int) != sizeof(ee_u8 *)) {
        ee_printf("ERROR! Please define ee_ptr_int to a type that holds a pointer!\\n");
    }
    if (sizeof(ee_u32) != 4) {
        ee_printf("ERROR! Please define ee_u32 to a 32b unsigned type!\\n");
    }
    p->portable_id=1;
}

2.3.2 修改计时相关代码

start_time/ stop_time/ get_time 这几个函数是 coremark 程序运行时计算程序运行时间所用。 这里使用 system tick 进行计时， system tick 配置为 1ms 的中断间隔。 system tick 中断函数中更新 Tick 的值，每进一次中断加 1。所以还需要修改system tick 的中断处理函数。

1）在 core_portme.c 中按下表找到需要修改的地方。

2） 在 core_portme.c 文件中添加新定义的变量和函数

#define SysTick_Counter_Disable ((uint32_t)0xFFFFFFFE)
#define SysTick_Counter_Enable ((uint32_t)0x00000001)
#define SysTick_Counter_Clear ((uint32_t)0x00000000)
__IO uint32_t Tick;

system tick 的中断处理函数在 stm32f10x_it.c 中。stm32f10x_it.c 文件包含所有中断处理入口函数。根据不同的平台， 这个文件的名字稍有不同。找到 SysTick_Handler 函数进行修改。

修改前：

/**
  * @brief  This function handles SysTick Handler.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SysTick_Handler(void)
{

}

修改后：

/**
  * @brief  This function handles SysTick Handler.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SysTick_Handler(void)
{
    extern __IO uint32_t Tick;
    Tick++;
}

2.3.3 CoreMark 运行配置

1）设置迭代次数

CoreMark 要求程序运行的最短时间至少是 10s, 根据使用的系统时钟等情况，可以在 core_portme.h 中修改迭代次数。

#define ITERATIONS 12000

2）设置打印信息

对编译器版本和编译器参数进行定义。这2个宏不会影响跑分结果，只是coremark在打印评测结果的时候会输出定义的值。

修改前：

#ifndef COMPILER_VERSION
#ifdef __GNUC__
#define COMPILER_VERSION "GCC"__VERSION__
#else
#define COMPILER_VERSION "Please put compiler version here (e.g. gcc 4.1)"
#endif
#endif
#ifndef COMPILER_FLAGS
#define COMPILER_FLAGS FLAGS_STR /*
"Please put compiler flags here (e.g. -o3)"
*/
#endif

修改后

#ifndef COMPILER_VERSION
#ifdef __GNUC__
#define COMPILER_VERSION "GCC"__VERSION__
#else
#define COMPILER_VERSION "ARMCC 5.06"
#endif
#endif
#ifndef COMPILER_FLAGS
#define COMPILER_FLAGS "-O3"
#endif

3） 修改优化等级。

Options->C/C++ ->Optimization, 选择O3以达到最优的运行速度。

3 运行结果

接上串口，复位打印信息如下：

STM32F103

STM32F429

GD32F2