從8/16位向32位圖形MCU升級的技巧

在早期的一些日子里，我的好奇心促使我想知道PIC32究竟帶來什么好性能。在我的16位器件一書的第四章中，即“Numb3rs”，我對執(zhí)行基本的算術(shù)運算所需的指令周期數(shù)進行了統(tǒng)計，并將它們與各類整數(shù)和浮點類型進行了比較。這在時鐘周期與所執(zhí)行的指令密切相關(guān)的場合，如PIC24和dsPIC DSC內(nèi)核中那樣，這種方法是合理的。但在PIC32內(nèi)核中，由于采用了MIPS的傳統(tǒng)，為“比賽”增加了“難度”。每個時鐘周期所執(zhí)行的指令是可變的，因為當執(zhí)行代碼快于閃存額定速度(每30MHz只插入一個時鐘周期)時可以插入等待狀態(tài)，或者可以無關(guān)，這要歸功于預取狀態(tài)機(能夠一次預取四條指令)。最后，激活一個高速緩存，進一步改進了高速性能。

PIC32的高速緩存使得周期數(shù)有點不可預測，也許變得沒有意義。我好像覺得我從貨物推車一下子升級到了一級方程式賽車一樣！于是，我決定需要在32位器件一書中增加一章關(guān)于PIC32的性能調(diào)整內(nèi)容。為了給PIC32加上重載荷，我找到我在大學讀書時學習基本數(shù)字信號處理的一個老代碼程序：即快速付里葉變換。我采用的是標準浮點結(jié)構(gòu)，沒有手工和編譯器優(yōu)化。另外還用了一個32位定時器，讓PIC32自己計時，隨后我逐步地開始選用一些新的程序選項。

開始時，我激活指令預取，然后我找到高速緩存，再隨后我通過人工方式調(diào)整等待狀態(tài)。一開始性能改善極大，并且隨著之后對配置進行進一步的細調(diào)，性能改善更多。最終，我意識到最佳的配置必須隨應用定制，但必須由標準器件庫中的SYSTEMConfigPerformance()提供一個好的起點。

學習外設(shè)庫

這是我第一次使用“標準”外設(shè)庫，也是這種愛/恨關(guān)系的開始。由于我在非常小型的8位器件上使用匯編進行代碼開發(fā)已經(jīng)許多年了，且通常都是需要采用手工優(yōu)化客戶代碼，我基本上都是自己親自工作，最終我開發(fā)出了一些自己的器件庫。

這一次，在投放PIC32產(chǎn)品之前一年多的時間，我不僅移植了16位器件的庫，還對它們進行了擴展來支持一系列新功能。我沒有更多的理由-唯一理由就是我自己必須掌握并學會如何使用它們。參見用于一個使用該外設(shè)庫的程序代碼段的Listings1和2，見圖2。

圖2：代碼移植時用于一個使用該外設(shè)庫的程序代碼段的Listings1和2。

通過利用這個新庫，16位和32位應用之間的代碼兼容“絕對”沒有問題。即便是外設(shè)寄存器上的極小差別也可以通過應用代碼完全消除。實際上，這使得一個應用在16位器件和32位器件上都可以運行，從而開發(fā)人員面向兩種架構(gòu)，卻維護統(tǒng)一的代碼基。

不過，雖然在器件數(shù)據(jù)頁中對硬件控制寄存器名稱已有注明(甚至每一位都很詳細)，但卻沒有所有的功能/宏名及其參數(shù)。很多時候，我發(fā)現(xiàn)必須將單個的包含文件與器件數(shù)據(jù)頁進行比較，嘗試著去猜測究竟有哪些控制位與一個特定的庫參數(shù)相關(guān)。當利用最簡單的庫(比如I/O端口操作)時，這是一件特別麻煩的事情，對我來說，在這里，庫抽象層的優(yōu)點更值得質(zhì)疑。

最終，我發(fā)現(xiàn)可以采取一個平衡折中。即可以采用傳統(tǒng)的方法訪問絕大部分的基本外設(shè)(例如I/O端口和計時器)，而在使用更復雜/新外設(shè)時才使用庫。于是，我迅速通過了有關(guān)代碼的幾個章節(jié)，實際上什么都沒有改。這些章節(jié)包括：SD/MMC接口，F(xiàn)AT16文件I/O甚至包括WAV音樂文件重放。

當我決定再深入地研究中斷時，以及后來開始使用PIC32的新DMA模塊時，這些庫的好處就變得很明顯了。

中斷和決策

PIC32提供兩種中斷選擇：一種是非常類似于PIC16/18 8位架構(gòu)操作方式的單矢量模式(順便指出，與RTOS也更加友好)，另一種是更類似于16位PIC24 MCU和dsPIC DSC工作模式的多矢量模式。利用interrupt.h庫來設(shè)置參數(shù)是輕而易舉的事情。