【MCXN947开发板测评】Coremark内核测试

ew2024

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<i class="pstatus"> 本帖最后由 ew2024 于 2025-1-8 06:16 编辑 </i>

这里写一下关于MCXN947的Coremark测试的一些过程分享。中间遇到一些离谱的事，后边一条一条说。
# Coremark介绍
可能有人对Coremark了解不多，这里大概介绍一下。
CoreMark是处理器的性能基准测试，由嵌入式微处理器基准测试联盟（EEMBC）在2009年开发，为了取代过时且有争议的Dhrystone标准。软件使用C语言编写，是一个免费使用，易于移植的基准测试程序。目前CoreMark已经成为测量与比较各类处理器性能的业界标准基准测试。CoreMark得分越高，意味着性能更高。Coremark包含了一系列算法：列表操作（查找和排序）、常用的矩阵运算、状态机以及CRC，这样做的目的据说是为了克服Dhrystone过于依赖libc库的缺点。这里是[coremark](https://www.eembc.org/coremark/)地址，里边有源码下载、相关介绍以及Coremark相对Dhrysone做了哪些改进，感兴趣的可以看一看。

# 移植Coremark
虽然是源码给出，但是是不能直接使用的，需要我们对源码进行一定的改动才能进行测试，总的来说，有两个部分需要改
1. 对printf进行处理支持
2. 提供一个对应平台的准确时间测量方式

有两种测量方式，一种是进行源码移植测试，一种是使用keil测试，下边将围绕源码移植进行展开，keil测试的大家可以查询*perf_counter*这个包，他已经内置了Coremark测试，安装好后在RTE中就可以找到使用。

移植Coremark，实际上就是处理以下这6个文件和simple中的portme的两个文件，重点在simple中的文件。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878341_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>Coremark文件目录.jpg</strong> <em class="xg1">(107.35 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878341" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878341&handlekey=savephoto_878341">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878342_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>simple目录.jpg</strong> <em class="xg1">(28.74 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878342" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878342&handlekey=savephoto_878342">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## core_portme.h
首先看core_portme.h文件，开头有段代码是判断是否所使用的平台支持printf。在CoreMark中，最终的结果需要使用printf格式化输出函数打印出来，如果MCU软件平台不能使printf函数，则需要一些其他方式，自己实现或者使用barebones文件夹的一些方法（ee_printf.c与cvt.c文件）。如果平台提供有printf格式化输出函数，则确保core_portme.h中的**HAS_PRINTF宏为1**。
```c+++
#ifndef HAS_PRINTF
#define HAS_PRINTF 1
#endif
```
然后定义`ITERATIONS`变量的大小，这个是后续测试迭代次数，因为Coremark有个规定，小于10s的将不进行测试，初次定可以定小一点，不行再调大，否则运行时间太长。我是这样定义的
```c++
#define ITERATIONS 500000
```
接下来修改编译信息的部分，其实这部分修改对于运行没有什么帮助，只是最后得到结果时候进行展示的。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878343" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878343&handlekey=savephoto_878343">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

要注意看一下这部分的代码，主函数是否有参数以及返回值的宏，这有关后续Coremark的主函数的定义。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878344" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878344&handlekey=savephoto_878344">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## core_portme.c
在core_portme.c中，进行定义，便于后续的时间的处理。
```c++
extern uint32_t systick_count;
```
时间的处理有多种方式，比较简单的就是对源码进行修改，不需要自己实现。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878345" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878345&handlekey=savephoto_878345">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

我们主要修改的是这段的前三行代码。重点在第三行，这个是获得时间的部分，关系到计时。这个定义好了， 后续的start_time/stop_time/get_time就都可以正常运行了。

## core_main.c
由于这个是被调用函数，就需要把这个的主函数名字改掉，改为Coremark_main这样类似的即可，防止多个main出现。

这里提醒一下，移植过来的8个文件中需要打印信息的部分，换行符为`\r`，这是Linux环境下的，这样使用会信息连在一起不方便看，统一替换为`\r\n`
## coremark.h
这个文件里边加入Coremark_main的声明，便于在主函数中调用。为了更健壮一点，可以这样
```c++
#if MAIN_HAS_NOARGC
MAIN_RETURN_TYPE
coremark_main(void);
#else
MAIN_RETURN_TYPE
coremark_main(int argc, char *argv[]);
#endif
```
在这里我们要修printf函数,把ee_printf代指的换为本平台所提供的printf函数。
```c++
#if HAS_PRINTF
#define ee_printf PRINTF
#endif
```
## main.c
主函数中加入Coremark.h，然后添加以下代码，实现计时功能
```c++
uint32_t systick_count = 0;
void SysTick_Handler(void)
{
  systick_count++;
}

void SysTick_Init(void)
{
  /* Stop and clear the SysTick. */
  SysTick->CTRL = 0UL;
  /*Configure SysTick to interrupt at the requested rate. */
  NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1UL <<__NVIC_PRIO_BITS)- 1UL), /* set Priority for systick Interrupt */
  SysTick->LOAD =( SystemCoreClock / 1000)- 1UL; /* set reload register */
  SysTick->VAL = 0UL;
  /* Load the SysTick Counter Value */
  SysTick->CTRL = SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk |
  SysTick_CTRL_TICKINT_Msk |
  SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
  /* Enable sysTick IRQ and SysTick Timer */
}
```
接着在main函数中调用即可。

# 问题
## IDE
可以通过上边的图看到，我使用的不是keil。我这里使用的是官方的MCUXpresso IDE，这和我之前发的帖子不一样。这是因为，我在keil做完上述的配置之后，代码怎么都没有办法成功运行。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878346" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878346&handlekey=savephoto_878346">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

可以看到，在这个图中，函数上下我均放置了输出，用来看代码运行，在注释掉Coremark_main函数时候，能够正常输出两个hello world，解注释后，最开始什么都没有输出，Debug模式单步调试看到进入Coremark_main函数中后就无法继续运行了，系统不知道为什么处于卡死状态，在Coremark_main入口处加入字符输出也没有输出。这个问题困扰我很久也解决不了。

我忽然有个念头，就是再次尝试下载官方IDE，虽然之前反复下载十几次都没办法正常运行，但是我就是有个想法想再试试。安装完成后，意外的是没有发生之前的报错，能够正常连接板子并下载。然后我把代码复制到这边打开，就能够运行出结果了。我感觉我的电脑有点太bug了，以至于以前出现的各种问题我怀疑并不是厂家的问题，而是我这边的问题(-_-)。

## 输出函数
换到官方IDE时候，最开始得到的结果并不是正常的，而是没有结果

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878347" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878347&handlekey=savephoto_878347">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

而正常的应该是这样的

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878348" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878348&handlekey=savephoto_878348">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

可以看到应该输出数值的地方，并没有数字，而是奇怪的字符以及空白。我们可以看下源代码

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878349" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878349&handlekey=savephoto_878349">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

可以看到，数字部分是由于格式化输出导致的，`lu`是长无符号整形，但是在IDE中被标记了，说明是无法识别的，但是这是长见的表示，我初步怀疑是语言标准的问题，因此编译时候使用GNU99/GUN11/C99/C11都尝试过，结果均无法识别。然后我怀疑是这个格式化无法识别，参照这个[帖子](https://stackoverflow.org.cn/questions/2844),使用了`%I64d`以及`#include <inttypes.h>`中的`PRIu32` 都无法正常，接着尝试了其他的一些符号。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878351_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>奇怪的格式化.jpg</strong> <em class="xg1">(134.19 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878351" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878351&handlekey=savephoto_878351">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

这时候我怀疑是平台所实现的PRINTF有问题，查[MCUXpresso SDK API Reference Manual](https://mcuxpresso.nxp.com/api_doc/dev/116/group__debugconsole.html)可以看到，是厂家并没有定义。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878350_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>PRINTF.jpg</strong> <em class="xg1">(84.64 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878350" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878350&handlekey=savephoto_878350">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>
。
但是又一个问题有了，`lu`没有定义的话，那为什么`f`输出是空呢，这个明明是定义过的。
我对符号进行了修改，`f/F`,强制类型转换`float/double`都试过了

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878352_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>浮点数字符串变种.jpg</strong> <em class="xg1">(58.96 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878352" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878352&handlekey=savephoto_878352">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

结果还是不行，我又做了下测试，正如下边的图所示，果然是无法输出正确的值的，而不是程序中间运算什么出现了问题。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878353_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>不支持浮点数.jpg</strong> <em class="xg1">(179.83 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878353" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878353&handlekey=savephoto_878353">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

为了能有个正常的输出，我就直接将`f`修改为了`d`，保留整数部分做个参考即可。于是得到了最终结果。这个是O3优化，得分446

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878357_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>coremark最终结果.jpg</strong> <em class="xg1">(106.77 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878357" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878357&handlekey=savephoto_878357">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

我后续又测了几组。分别是O0优化（不优化 ），得分98

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878358" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878358&handlekey=savephoto_878358">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

O1优化，得分329

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878360" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878360&handlekey=savephoto_878360">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

由于IDE中没有-Ofast选项，大家可以参考这个博主所说的进行设置。[-Ofast设置](https://www.cnblogs.com/henjay724/p/16626201.html)可以看到，并没有多少改变。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_878361_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>Ofast优化.jpg</strong> <em class="xg1">(110.39 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878361" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878361&handlekey=savephoto_878361">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

|优化方式|得分|
| :---: | :---: |
| O0|98 |
| O1|329|
| O3|446|
| Ofast|446|

我还尝试O3基础上打开LTO，但是奇怪的是，显示运行时长太短，不进行测试，我将迭代次数提高10倍，依然不行，提高100倍，还是提示时间较短，但是实际上等待输出的时间并不短，而且我不认为加入这一个优化能够提高上百倍的速度，所以我觉得可能是运行时候又发生什么问题了，导致无法正常运行，后续有机会的话我再研究下是因为什么。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878362" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878362&handlekey=savephoto_878362">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_878363" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=878363&handlekey=savephoto_878363">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

# 建议
1. 第一点就是建议官方检查一下PRINTF的问题，由于我的电脑的问题，我不是很确定是否是库的问题还是我这边的问题，浮点数是否能正常输出，同时建议在PRINTF的格式化字符中增加对长度的支持。

2. 第二点是，官方IDE做的确实不错，功能齐全，但是使用时候有个问题，在下载代码时候，点击调试下载以及运行按钮，出现的界面不能长时间保持，如果在这个状态待得时间太长，在关闭Debug模式时候，IDE可能会卡住，甚至无法响应，得关闭软件重新启动才可以正常。这种无法响应是概率产生的，我使用时候，感觉到某段时间发生概率很高，经常要重启，某段时间时候又不需要重启，可以正常关闭，这个情况比较影响使用体验。

3. 还有一个问题是，能否改变括号的高亮，IDE中的配对的括号是只有一个线框包围，不便于查看，希望能对颜色什么进行高亮支持，比如高亮标注所选括号的另一半括号位置，或者类似vscode中Rainbow Brackets插件一样。

ew2024

给刚接触官方IDE的伙伴提醒一下，光把新文件加入到项目/include文件夹中是不够的，还需要在项目设置中添加，具体可以参照这个https://community.nxp.com/t5/MCUXpresso-IDE/Undefined-reference-problem/m-p/965603