-----注：以下文章純手打原創(chuàng)，評測數(shù)據(jù)從第三方應(yīng)用角度測評，如您是以下IC原廠，有專業(yè)性的偏頗建議請及時(shí)聯(lián)系小編。

說起評測，大家往往想起手機(jī)，電腦，汽車等等，相信大家經(jīng)常在數(shù)碼IT網(wǎng)站看到各種各樣的數(shù)碼產(chǎn)品白電家電等功能性能評測，也經(jīng)常被各種產(chǎn)品發(fā)布會，新媒體的手機(jī)跑分大賽，電腦跑分?jǐn)?shù)值刷屏。------ 今天 我們來個(gè)中國通用32位MCU芯片 跑分大戰(zhàn)

說起MCU，在物聯(lián)網(wǎng)，智能硬件興起的當(dāng)下，萬物智能，萬物互聯(lián)，小到插座，開關(guān)，燈泡都是智能的時(shí)代。MCU便是其中不可缺少的大腦核心。

小編對當(dāng)下幾款國內(nèi)外熱門的32位MCU進(jìn)行橫向PK評測。挑選了目前市場常見的幾家軟硬件兼容32位ARM MCU如下：

STM32F103VET6

GD32F103VET6

HK32F103VET6

AT32F413RCT7

CKS32F103RC

眾所周知，衡量MCU處理器的一個(gè)重要指標(biāo)就是性能，另外一個(gè)重要指標(biāo)便是功耗。本期我們先從性能開始，跑分大賽。本次跑分我們把以上所有MCU都運(yùn)行在同一主頻，去評測同一主頻下的各個(gè)MCU性能跑分?jǐn)?shù)據(jù)。

在MCU處理器領(lǐng)域評分的 Benchmarks 非常眾多，有某些個(gè)人開發(fā)的程序，也有某些標(biāo)準(zhǔn)組織，或者商業(yè)公司開發(fā)的Benchmarks， 在此就不以一一列舉。今天我們選用在嵌入式處理器領(lǐng)域最為知名和常見的 Benchmarks 就是CoreMark。

CoreMark是用來衡量嵌入式系統(tǒng)中中心處理單元（CPU，或叫做微控制器MCU）性能的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)于2009年由EEMBC組織的Shay Gla-On提出，并且試圖將其發(fā)展成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而代替陳舊的Dhrystone標(biāo)準(zhǔn)。代碼使用C語言寫成，包含如下的運(yùn)算法則：列舉（尋找并排序），數(shù)學(xué)矩陣操作（普通矩陣運(yùn)算）和狀態(tài)機(jī)（用來確定輸入流中是否包含有效數(shù)字），最后還包括CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）。

CoreMark是一個(gè)綜合基準(zhǔn)，用于測量嵌入式系統(tǒng)中使用的中央處理器（CPU）的性能。CoreMark也是STM32每次發(fā)布新品芯片必然要秀的跑分?jǐn)?shù)據(jù)。

測試環(huán)境：

硬件：統(tǒng)一STM32F103開發(fā)板，換上各廠商的測試芯片。

軟件：統(tǒng)一同一主頻下， 同一COREMARK程序，同時(shí)運(yùn)行并打印跑分測試結(jié)果。

由于STM32F103自帶Prefetchbuff ，所以以下會有開和不開的兩個(gè)跑分。

測試項(xiàng)目及文件函數(shù)解讀：

---注：花一點(diǎn)篇幅介紹下測試代碼，普通讀者可以略去直接跳到后面測試結(jié)果，測試程序，可以聯(lián)系官網(wǎng)下載。

1、鏈接列表

（1）概要

core_list_join.c

函數(shù)：

（2）描述

此Benchmark所做的項(xiàng)目 1.將一個(gè)項(xiàng)目插入列表2.從列表中刪除一個(gè)項(xiàng)目。3.撤銷刪除操作。4.在列表中找到一個(gè)項(xiàng)目5.反轉(zhuǎn)一個(gè)列表6.在不遞歸的情況下對列表進(jìn)行排序。

雖然增加了間接訪問數(shù)據(jù)的級別，但這種結(jié)構(gòu)是現(xiàn)實(shí)的，可用于許多用于中小型列表的嵌入式應(yīng)用程序。

列表本身將在將被傳遞給初始化函數(shù)的一塊內(nèi)存上初始化。盡管通常鏈表使用malloc作為新節(jié)點(diǎn)，但嵌入式應(yīng)用程序有時(shí)會直接控制小數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如數(shù)組和列表）的內(nèi)存以避免系統(tǒng)調(diào)用的開銷，因此這種方法是現(xiàn)實(shí)的。

鏈表將被初始化，以使得列表指針的四分之一指向存儲器中的順序區(qū)域，并且列表指針的三分之一以非順序方式分布。這樣做是為了模擬一個(gè)鏈接列表，其中添加/刪除操作會暫時(shí)中斷整齊的順序，然后一系列可能來自連續(xù)內(nèi)存位置的添加。

對于基準(zhǔn)本身：

將執(zhí)行多個(gè)查找操作。這些查找操作可能會導(dǎo)致整個(gè)列表被遍歷。每次查找的結(jié)果將成為輸出鏈的一部分。列表將使用基于data16值的合并排序進(jìn)行排序，然后根據(jù)列表的一部分導(dǎo)出data16項(xiàng)目的CRC。CRC將成為產(chǎn)品鏈的一部分。

列表將使用基于idx值的合并排序再次排序。這種排序?qū)⒈ＷC列表在離開函數(shù)之前返回到主狀態(tài)，這樣函數(shù)的多次迭代將具有相同的結(jié)果。列表部分的data16的CRC將再次被計(jì)算并成為輸出鏈的一部分。

每個(gè)單元中的實(shí)際數(shù)據(jù)16將根據(jù)單個(gè)16b輸入進(jìn)行偽隨機(jī)編碼，這些輸入在編譯時(shí)無法確定。此外，用于CRC的列表部分也將傳遞給該函數(shù)，并根據(jù)在運(yùn)行時(shí)無法確定的輸入來確定。

使用鏈接列表的基準(zhǔn)。鏈接列表是許多應(yīng)用程序中使用的常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。就我們的目的而言，這將鍛煉處理器的內(nèi)存單元。特別是使用列表指針來查找和更改數(shù)據(jù)。

相反，被傳入的內(nèi)存塊用于創(chuàng)建一個(gè)列表，并且該基準(zhǔn)會小心不要添加更多項(xiàng)目，然后可以通過內(nèi)存塊調(diào)整。移植層將確保我們有一個(gè)有效的內(nèi)存塊。

所有操作均已完成，無需使用任何額外內(nèi)存。

2、矩陣操縱基準(zhǔn)

（1）概要

（2）描述

Matrixmanipulation benchmark，這個(gè)非常簡單的算法構(gòu)成了許多更復(fù)雜算法的基礎(chǔ)。緊密的內(nèi)部循環(huán)是許多優(yōu)化（編譯器以及基于硬件）的重點(diǎn)，因此與嵌入式處理相關(guān)。

它所做的測試包含1.用一個(gè)常數(shù)乘以一個(gè)矩陣。2.為矩陣的所有元素添加一個(gè)常量值。3.用一個(gè)矢量乘一個(gè)矩陣。4.用矩陣乘以一個(gè)矩陣。5.將矩陣乘以矩陣。6.并從結(jié)果中提取一些bits。

總可用數(shù)據(jù)空間將被分為3部分

NxN矩陣A 用較小的值初始化（上部3/4位全部為零）。

NxN矩陣B 初始化為中等值（上半部分全部為零）。

NxN矩陣C 用于結(jié)果。

A和B的實(shí)際值必須根據(jù)編譯時(shí)不可用的輸入來派生。

1、狀態(tài)機(jī)基準(zhǔn)

（1）概要

core_state.c

函數(shù)：

（2）描述

許多嵌入式產(chǎn)品都使用這種簡單的狀態(tài)機(jī)。對于更復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)，有時(shí)會使用狀態(tài)轉(zhuǎn)換表實(shí)現(xiàn)，而直接編碼的交易速度易于維護(hù)。由于在CoreMark中使用狀態(tài)機(jī)的主要目的是為了鍛煉switch/if的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，我們使用的是小型moore機(jī)器。特別是，這臺機(jī)器測試字符串輸入的類型，試圖確定輸入是數(shù)字還是別的東西。

測試結(jié)果：

前三名CoreMark分?jǐn)?shù)

HK32F103VET6 238 分

AT32F413RCT7 215 分

GD32F103VET6 209 分

是不是跟小編一樣很是意外，我們一一來看后面的數(shù)據(jù)。

STM32F103的跑分結(jié)果，沒什么好說，直接上圖。 開了Prefetchbuff 跑分多了近50分。

兆易創(chuàng)新GD32 MCU是中國高性能通用微控制器領(lǐng)域的先期領(lǐng)跑者，國內(nèi)第一個(gè)推出的Arm Cortex-M3及Cortex-M4 內(nèi)核通用MCU產(chǎn)品系列，19個(gè)系列300余款產(chǎn)品，當(dāng)之無愧的ST以外的市場佼佼者。這次橫向評測的型號GD32F103 采用的雙DIE設(shè)計(jì)。（2019最新的E系是單DIE，但代碼不兼容）GD的FLASH跟MCU合封，這個(gè)設(shè)計(jì)最直接的劣勢就是效率低，功耗大。因?yàn)閮深wDIE， MCU跟FLASH分開，取址效率，程序執(zhí)行效率低，功耗變大。但GD每顆型號都多加了32K 甚至更大的RAM，上電就把FLASH里的程序放到 RAM里面，這也是GD宣傳主打的所謂的 Flash零等待技術(shù)，沒有了提取指令的時(shí)間，通過這個(gè)設(shè)計(jì)來彌補(bǔ)硬件架構(gòu)上的硬傷。但弊端也很明顯，成本高，且超出RAM的部分程序，代碼執(zhí)行效率就非常非常低了。此次測試程序代碼大小應(yīng)該完全是在RAM能提取的部分內(nèi)。測試之前，猜測GD應(yīng)該跑分最高。果然GD跑分209分，至于排名第三，是不是因?yàn)槌绦蚝蛿?shù)據(jù)共用一個(gè)RAM？

雅特力是位于重慶的一家微控制器芯片（MCU）設(shè)計(jì)公司，專攻32位 ARM Cortex?-M4 MCU產(chǎn)品， 也是***UMC旗下投資的公司，這次橫向評測采用的雅特力芯片AT32F413 也是本次所有測試芯片MCU里面唯一一個(gè)M4核的芯片。雅特力采用M4高性能 高主頻 先進(jìn)工藝制程 ，用M4降維兼容ST的 M3系列。主打就是高性能路線。M4的優(yōu)勢就不過多介紹，內(nèi)核帶單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU），支持所有ARM ? 單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型，更快的處理速度，浮點(diǎn)運(yùn)算能力，綜合效率M4遠(yuǎn)超M3。測試之前，小編猜測應(yīng)該雅特力是最高跑分的競爭者之一，果然跑分215分 排名第二。

航順芯片，說實(shí)話在2018年之前開發(fā)布會，沙龍，展覽因?yàn)闃I(yè)界看不懂褒貶不一，2019年在深圳國際嵌入式展會廣場巨大廣告牌“打出通用/專用32位MCU/SOC孵化100+MCU原廠”血紅的“中國科學(xué)院 深圳市產(chǎn)業(yè)基金 中國航空工業(yè)集團(tuán)聯(lián)合打造”被吸引。對于國人很多夸張的宣傳，什么最牛，第一，最穩(wěn)定，功耗最低，小編其實(shí)是不感冒的，但是航順這幾年逐步占領(lǐng)市場越來越多的得到客戶好評而好奇產(chǎn)生沖動一探究竟。說太多吹太多沒有用，不服來干。小編一直是這種事實(shí)說話的態(tài)度。在展會上向航順芯片申請樣品，航順接待人員非常熱情，大方提供各種M0 M3 M4樣品，此次測試前基本完全不太看好，但跑分卻是本次最大的黑馬，238分第一，確實(shí)大跌眼鏡，大大超乎意料。怪不得國企央企國資都聯(lián)合背書站臺，估計(jì)他們看中的就是航順的核心技術(shù)能力，此前業(yè)界各種褒貶和友商互相抬高自己打壓同行航順依然一邊營銷建立品牌一邊地推得到很多客戶認(rèn)可，航順核心技術(shù)能力他們應(yīng)該胸有成竹。但有意打探航順幾位創(chuàng)始人，他們都表示不太方便透露，跑分 性能穩(wěn)定性 兼容性 功耗低 抗干擾等綜合水平好不好其實(shí)非常簡單，應(yīng)用客戶一測試就知道。翻閱了下HK的芯片手冊，新加入的cache 可以提升指令效率，但cache也才1K。至于跑分這么高的原因，小編也只能猜測是不是采用了什么黑科技，CPU跟MEMORY的架構(gòu)優(yōu)化做到了很極致。

中微愛芯是中科芯控股旗下的，中字頭，中規(guī)中矩，跑分也中規(guī)中矩。此次跑分是國產(chǎn)唯一家開Prefetchbuff和不開 Prefetchbuff分?jǐn)?shù)有差異的。各項(xiàng)分?jǐn)?shù)也是跟ST差不多。開Prefetchbuff居然還比ST低了幾分 171分。從純模仿的角度，是比較完全按照ST的方式。其余幾家國產(chǎn)基本都擯棄了prefetchbuff的做法。我有更快的速度，有cache，有M4，開不開都已經(jīng)從跑分碾壓上完全體現(xiàn)了，完全的模仿有沒有必要？當(dāng)然這只是芯片眾多細(xì)節(jié)的一點(diǎn)。

最后， 國內(nèi)芯片Coremark跑分都超過了ST，這點(diǎn)很欣慰 （中微愛芯開prefetchbuff 的跑分比ST差一點(diǎn)點(diǎn)）。但這完全得益于后發(fā)優(yōu)勢，新的架構(gòu)和新的工藝。有喜有憂，畢竟STM32F103已是十年前的芯片了，國產(chǎn)芯片仍然任重道遠(yuǎn)。

2007年STM32首發(fā)， 中途歷經(jīng).18， .13的工藝，改了幾版到現(xiàn)在的版本也是十年前的事了。STM32之父、意法半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部Daniel Colonna曾說過，“十年前我們選擇了蝴蝶作為STM32的代表Logo，意味著我們要利用STM32，為工程師、開發(fā)者們釋放更多創(chuàng)造力。” 如今這只蝴蝶扇動了STM32芯片占據(jù)全球市場半壁江山的份額，這幾年國產(chǎn)芯片把STM32作為模仿對標(biāo)學(xué)習(xí)的對象當(dāng)之無愧。

記得曾和一個(gè)朋友聊天，這么多家仿STM32的芯片。哪家做的最好？國產(chǎn)芯片和國外芯片的差距，到底在哪里？仿STM32，軟硬件完全兼容，市場替換快？客戶接受度高？ 小編的看法確是，模仿或許只是一個(gè)切入口。明星模仿秀，比如模仿張學(xué)友，一個(gè)活生生的自然人硬要做到一模一樣，甚至連吃飯走路都刻意要做成一樣，最后把自身很多優(yōu)點(diǎn)習(xí)慣都丟掉，甚至走路說話都不正常，這到底是好還是不好？從模仿的角度切入，方便客戶替換，便于開發(fā)者上手這點(diǎn)很好，但不同的設(shè)計(jì)架構(gòu)電路IP理念，不同時(shí)期的工藝，純粹為了模仿而模仿，甚至降維降級去做兼容，有時(shí)候討好的不一定是終端使用者，反而是芯片設(shè)計(jì)本身的一種浪費(fèi)和冗雜。模仿卻不全仿，抄襲但可以逆襲。同樣作為終端應(yīng)用者的我們也要給與國產(chǎn)芯片更多的耐心與包容，國產(chǎn)替換的過程，一行代碼不兼容，一個(gè)配置設(shè)定不同，就質(zhì)疑芯片本身，或許使用者本身完全也不全會測試和應(yīng)用，甚至是外行，過多的關(guān)注產(chǎn)品銷售和客戶本身，卻忽略了芯片和方案應(yīng)用的源本。就像航順，中微等等國產(chǎn)剛出來的時(shí)候被質(zhì)疑被互損詆毀一樣，或許有時(shí)候不是芯片不好，是你應(yīng)用不好。這次跑分的結(jié)果或許也能說明某些。中國芯不僅僅是一種情懷，也更需要更包容和更理解的土壤，需要更多的應(yīng)用者使用者去嘗試去參與去等待去共同進(jìn)步。

創(chuàng)新，革新，做好自己，做更好的自己。從模仿到創(chuàng)新，從抄襲到逆襲。此次的測評跑分國產(chǎn)芯片全面超越ST，除了后發(fā)優(yōu)勢，國產(chǎn)芯片的創(chuàng)新，加入cache，M4，程序RAM，跑分全面超越國外芯片。但愿我們能看到一個(gè)新的芯時(shí)代的開啟。

跑分是衡量MCU芯片性能的一個(gè)非常非常重要標(biāo)準(zhǔn)，但不是唯一標(biāo)準(zhǔn)，下期將從另外維度評測。由于測試的環(huán)境外設(shè)，軟件硬件的不兼容性，為了確保測試公平一致性，某些代碼不兼容的國產(chǎn)芯片（靈動 華大等等）此期暫時(shí)不在本文列出。（類似華為手機(jī)小米手機(jī)跑分比賽，都是安卓平臺，有較強(qiáng)的可比性。蘋果自建生態(tài)跑分的參考性就會有換算的條件）