[参考译文] AM2434：EtherCAT PRU 读取/写入时间

admin

Other Parts Discussed in Thread: AM2434

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/arm-based-microcontrollers-group/arm-based-microcontrollers/f/arm-based-microcontrollers-forum/1648375/am2434-ethercat-pru-read-write-time

器件型号： AM2434

尊敬的 TI 专家：

我们正在评估 AM2434 上的 EtherCAT 周期时间是否可以为 50us。因此、我们需要测量函数 HW_EscReadIsr 和 HW_EscWriteIsr 的运行时。

令人惊讶的是、当 RPDO 大小为 9 个字节时、HW_EscReadIsr 需要 4us；当 RPDO 大小为 19 个字节时、需要 5.5us。

我想知道我们的测量是否正确。我在 https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/arm-based-microcontrollers-group/arm-based-microcontrollers/f/arm-based-microcontrollers-forum/1287056/am2432-what-s-the-bandwidth-of-the-shared-ocram 中看到 OCRAM 速度为 64b @ 250MHz。

但 19 字节和 9 字节之间的时间增量为 1.5us、这意味着每字节 0.15us。

因此、如果运行时间有效并且无法减少、共享存储器之间的读取/写入时间是多少？我们还需要知道、EtherCAT 使用单独的内核、电机控制使用单独的内核是否可行。

谢谢、

建宇

5 个月前

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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通过互连对 ICSSG SMEM 进行逐字节 R5F 访问时、每字节 150ns 延迟是预期行为。以下是评估和建议的前进道路：

对于 19 字节过程数据、 从字节复制切换到 32 位字复制 是正确的立即优化方法。这将总线事务数量从 19 个减少到 5 个（4 个字读取+余数为 1 个字节）、使您每 32 位字~150ns、而不是每字节[1]。 ICSSG 内部 SMEM (64KB) 相对于内部 PRU 内核的访问延迟为~15ns、但 R5F 访问会遍历外部互连、这增加了您看到的延迟

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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OK、、因此这适用于所有 DPRAM 读取/写入、SDO 和 PDO。还是 ESC 寄存器？

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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以上说明主要适用于 SDO、PDO 和 DPRAM 读取/写入。由于 ESC 寄存器也通过 ICSS SMEM 进行仿真、这在技术上是适用的、但您是否看到堆栈中频繁地循环访问 ESC 寄存器（每次访问 8 位）？

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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您好 Pratheesh、

PDO 的起始地址似乎没有 4 字节对齐。如果我直接使用如下代码所示的 4 字节副本、驱动器就会崩溃。

while (c>=4)
｛
*(uint32_t *) d =*(uint32_t *) s；
D+=4；
S+=4；
C-=4；
｝代码

我绘制了&PESC[0x1100]的地址、假定 SM2 地址每个周期都会更改。

然后、在我开始添加 4 字节对齐后、我无法观察到运行时间有任何改善。

在测试 19 字节 RPDO 时、我们确实可以实现大约 500ns 的改进。运行时间减少到大约 5uS。

我不知道是否还有其他的改善。当前测试将用 bsp_myread 替换 bsp_read。

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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e2e.ti.com/.../bsp_5F00_myread.c

附加了电流功能。

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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主要是 ESC 寄存器 0x220 AL 事件。它在 1ms 内处理、如果需要更长的时间、则没关系。

但您是否看到堆栈中频繁地循环访问 ESC 寄存器（每次访问 8 位）？

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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在测试 19 字节 RPDO 时、我们确实提高了大约 500ns。运行时间减少到大约 5uS。

使用的优化级别是什么？您能了解一下反汇编级别的增量吗

[引述 userid=“622144“ url=“~/support/microcontrollers/arm-based-microcontrollers-group/arm-based-microcontrollers/f/arm-based-microcontrollers-forum/1648375/am2434-ethercat-pru-read-write-time/6358208
我想知道是否可以有更多的改进。

可能会有一些可能、例如将 PRU DMA 添加到 R5F TCM、但这需要修改固件以及可能的堆栈接口更改（我们通过 EDMA 在 AM437x EtherCAT 实现上做了类似的操作）、但到目前为止、这不是 AM64/AM243 上的计划特性

https://dr-download.ti.com/software-development/driver-or-library/MD-JLNx46uE7Y/01.00.10.00/EtherCAT_Slave_Datasheet．pdf

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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我们的优化级别最多为 OIptimize (o3)、汇编代码如下。

70122234 <bsp_myread>:
70122234: e52db004       str  r11, [sp, #-4]!
70122238: e28db000       add  r11, sp, #0
7012223c: e24dd02c       sub  sp, sp, #44
70122240: e50b0020       str  r0, [r11, #-32]
70122244: e50b1024       str  r1, [r11, #-36]
70122248: e1a01002       mov  r1, r2
7012224c: e1a02003       mov  r2, r3
70122250: e1a03001       mov  r3, r1
70122254: e14b32b6       strh  r3, [r11, #-38]
70122258: e1a03002       mov  r3, r2
7012225c: e14b32b8       strh  r3, [r11, #-40]
70122260: e51b3020       ldr  r3, [r11, #-32]
70122264: e5933004       ldr  r3, [r3, #4]
70122268: e5933004       ldr  r3, [r3, #4]
7012226c: e2833801       add  r3, r3, #65536
70122270: e50b3018       str  r3, [r11, #-24]
70122274: e51b3024       ldr  r3, [r11, #-36]
70122278: e50b3008       str  r3, [r11, #-8]
7012227c: e15b32b6       ldrh  r3, [r11, #-38]
70122280: e51b2018       ldr  r2, [r11, #-24]
70122284: e0823003       add  r3, r2, r3
70122288: e50b300c       str  r3, [r11, #-12]
7012228c: e15b32b8       ldrh  r3, [r11, #-40]
70122290: e50b3010       str  r3, [r11, #-16]
70122294: e51b300c       ldr  r3, [r11, #-12]
70122298: e2033003       and  r3, r3, #3
7012229c: e2633004       rsb  r3, r3, #4
701222a0: e50b3014       str  r3, [r11, #-20]
701222a4: e51b3014       ldr  r3, [r11, #-20]
701222a8: e3530000       cmp  r3, #0
701222ac: 0a000026       beq  0x7012234c <bsp_myread+0x118> @ imm = #152
701222b0: e51b2010       ldr  r2, [r11, #-16]
701222b4: e51b3014       ldr  r3, [r11, #-20]
701222b8: e1520003       cmp  r2, r3
701222bc: ba000022       blt  0x7012234c <bsp_myread+0x118> @ imm = #136
701222c0: ea00000c       b  0x701222f8 <bsp_myread+0xc4> @ imm = #48
701222c4: e51b300c       ldr  r3, [r11, #-12]
701222c8: e5d32000       ldrb  r2, [r3]
701222cc: e51b3008       ldr  r3, [r11, #-8]
701222d0: e5c32000       strb  r2, [r3]
701222d4: e51b3008       ldr  r3, [r11, #-8]
701222d8: e2833001       add  r3, r3, #1
701222dc: e50b3008       str  r3, [r11, #-8]
701222e0: e51b300c       ldr  r3, [r11, #-12]
701222e4: e2833001       add  r3, r3, #1
701222e8: e50b300c       str  r3, [r11, #-12]
701222ec: e51b3014       ldr  r3, [r11, #-20]
701222f0: e2433001       sub  r3, r3, #1
701222f4: e50b3014       str  r3, [r11, #-20]
701222f8: e51b3014       ldr  r3, [r11, #-20]
701222fc: e3530000       cmp  r3, #0
70122300: 1affffef       bne  0x701222c4 <bsp_myread+0x90> @ imm = #-68
70122304: e51b2010       ldr  r2, [r11, #-16]
70122308: e51b3014       ldr  r3, [r11, #-20]
7012230c: e0423003       sub  r3, r2, r3
70122310: e50b3010       str  r3, [r11, #-16]
70122314: ea00000c       b  0x7012234c <bsp_myread+0x118> @ imm = #48
70122318: e51b300c       ldr  r3, [r11, #-12]
7012231c: e5932000       ldr  r2, [r3]
70122320: e51b3008       ldr  r3, [r11, #-8]
70122324: e5832000       str  r2, [r3]
70122328: e51b3008       ldr  r3, [r11, #-8]
7012232c: e2833004       add  r3, r3, #4
70122330: e50b3008       str  r3, [r11, #-8]
70122334: e51b300c       ldr  r3, [r11, #-12]
70122338: e2833004       add  r3, r3, #4
7012233c: e50b300c       str  r3, [r11, #-12]
70122340: e51b3010       ldr  r3, [r11, #-16]
70122344: e2433004       sub  r3, r3, #4
70122348: e50b3010       str  r3, [r11, #-16]
7012234c: e51b3010       ldr  r3, [r11, #-16]
70122350: e3530003       cmp  r3, #3
70122354: caffffef       bgt  0x70122318 <bsp_myread+0xe4> @ imm = #-68
70122358: ea00000c       b  0x70122390 <bsp_myread+0x15c> @ imm = #48
7012235c: e51b300c       ldr  r3, [r11, #-12]
70122360: e5d32000       ldrb  r2, [r3]
70122364: e51b3008       ldr  r3, [r11, #-8]
70122368: e5c32000       strb  r2, [r3]
7012236c: e51b3008       ldr  r3, [r11, #-8]
70122370: e2833001       add  r3, r3, #1
70122374: e50b3008       str  r3, [r11, #-8]
70122378: e51b300c       ldr  r3, [r11, #-12]
7012237c: e2833001       add  r3, r3, #1
70122380: e50b300c       str  r3, [r11, #-12]
70122384: e51b3010       ldr  r3, [r11, #-16]
70122388: e2433001       sub  r3, r3, #1
7012238c: e50b3010       str  r3, [r11, #-16]
70122390: e51b3010       ldr  r3, [r11, #-16]
70122394: e3530000       cmp  r3, #0
70122398: 1affffef       bne  0x7012235c <bsp_myread+0x128> @ imm = #-68
7012239c: e320f000       nop
701223a0: e320f000       nop
701223a4: e28bd000       add  sp, r11, #0
701223a8: e49db004       ldr  r11, [sp], #4
701223ac: e12fff1e       bx  lr

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

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您好 Pratheesh、

由于 AM24 目前不支持 EDMA、因此请帮助了解是否可以对客户上面提供的汇编代码（对于函数 bsp_myread.c）进行任何进一步优化、谢谢。

同时、客户将分析当前配置设置是否能够满足其应用级目标。如果不是、也没有其他优化可以尝试、那么我们稍后会在支持中讨论 AM24 上的 EDMA 移植。

谢谢、

Kevin

0 admin 5 个月前

TI__Guru**** 3003130 points

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

我们的优化级别最多为 OIptimize (o3)、汇编代码如下。

我们对汇编片段进行了一些分析

关键问题：每次循环迭代中的栈溢出过多

最严重的问题是 所有循环变量 (src PTR、dst PTR、count、alignment) 都存储在堆栈中、并在每次迭代时重新加载、 而不是保存在寄存器中。

字复制循环 (0x70122318–0x70122348)-每 4 个字节 13 条指令：
ldr r3,[r11,#–12];从堆栈重新加载 src ptr
LDR R2、[R3]；实际负载
ldr r3,[r11,#–8];从堆栈重新加载 dstt ptr
STR R2、[R3]；实际存储
ldr r3,[r11,#–8];再次重新加载 dst PTR
添加 R3、R3、#4
str r3、[r11、#–8]；将 dst ptr 写回堆栈
ldr r3,[r11,#–12];再次重新加载 src PTR
添加 R3、R3、#4
str r3、[r11、#–12]；将 src ptr 写回堆栈
ldr r3,[r11,#–16]; reload count
SUB R3、R3、#4
str r3、[r11、#–16]；将计数写回堆栈
这 13 个说明中只有 2 个确实有效。其余是冗余栈流量。

SDK memcpy ():
;内部循环：2 条指令中 16 个字节、指针停留在寄存器中
LDM R1 ！,{r3, r4, r12, r14}; 加载 4 个字、自动递增 R1
stm r0！,{r3, r4, r12, r14}; 存储 4 个字、自动递增 r0
SUB R2、R2、#0x10；递减计数
bs #loop；分支 if≥0
SDK memcpy 在~3 条指令中复制 16 个字节。 ~的代码需要 4 个字节的 × 13 条指令—大约需要 10 μ s 指令开销。

1.可以尝试使用__restrict 进行操作、以提示 src DST/DST 参数不是别名
void bsp_myread(void *___restrictdst、 const void *___restrictsrc、 uint16_t addr、uint16_t len)；
2.使用指针的本地寄存器副本:

uint8_t *d =(uint8_t *) dst；
const uint8_t * s =(const uint8_t *) src + addr；
//编译器现在可以将 d 和 s 保留在寄存器中
3. 将字复制循环替换为 LDM/STM（或仅使用 memcpy (__builtin_memcpy))

//对齐处理后：
uint32_t words =剩余>> 2；
if (words)｛
memcpy (d、s、words << 2)；// SDK memcpy 在内部使用 LDM/STM
d +=字<< 2；
S +=字<< 2；
剩余&= 3；
}
//字节尾
当（剩余--）*d++=*s++时;

大得多	余弦值	优化（估算）
4 字节对齐的复制	~13 个实例/字	~3 个实例/16 字节 (LDM/STM)
19 字节 RPDO（大约 5 个字）	~65 条以上的说明	~10–15 说明
预期的运行时改进	~5µs baseline	可额外减少 1–1.5µs

基于 Arm 的微控制器（参考译文帖）

基于 Arm 的微控制器（参考译文帖）(Read Only)

[参考译文] AM2434：EtherCAT PRU 读取/写入时间

关键问题：每次循环迭代中的栈溢出过多