STM32G474单片机开发入门(十六)CCM SRAM详解及实战

一.概要

STM32G4系列微控制器的CCM（Core Coupled Memory）是一种紧密耦合到Cortex-M4内核的特殊SRAM，适用于中断服务程序（ISR）、DSP算法缓冲区等低延迟需求场景，关键代码（如中断服务程序）在CCM中执行速度可提升约20%，由于具有更好的运行速度，所以FPU运算数据优先存放于CCM，减少总线竞争。

二.CCM SRAM基本概念与地址空间

CCM是通过AHB与Cortex-M4内核连接的独立SRAM，物理上区别于主SRAM。为CPU提供对关键代码/数据的高速访问（延迟低于主SRAM），CCM在单片机框图上的位置如下图所示。

STM32G474RET6的CCM RAM为32KB，固定在0x10000000~0x10007FFF范围的地址，如下图所示。

三.CCM SRAM代码如何配置

我们以Keil5开发环境为例，介绍下如何把一段代码放置在CCM SRAM，一般有两种方式。

1.把一个函数放入到CCM SRAM
步骤1.在分散加载scatter文件中定义一个新区域（ccmram），通过指定CCM SRAM的起始地址和结束地址，向链接器指示，具有ccmram属性的部分必须放置在CCM SRAM区域中。

步骤2.去掉原先默认的打勾，使用我们修改过的分散加载文件。

步骤3.将要从CCM SRAM中执行的代码部分放置在上述定义的ccmram部分中，在函数声明上方添加属性关键字。

通过以上步骤，这个函数就会在CCM SRAM中运行了。

2.把一个文件放入到CCM SRAM
步骤1.在项目选项窗口（[项目]>[选项]>[目标]）中将CCM SRAM定义为内存区域。

步骤2. 右键点击文件，将其放入CCM SRAM中，并选择[选项]。

步骤3.在[内存分配]菜单中选择CCM SRAM区域。

以上步骤就把main.c放在CCM SRAM中运行了。

四.CubeMX配置工程

1. 硬件准备

STLINK接STM32G474RET6开发板，STLINK接电脑USB口。

2.创建CubeMX工程

如下图所示，打开STM32CubeMX软件，新建工程。

如下图所示，Part Number处输入STM32G474RE，再双击就创建新的工程。

如下图所示，配置下载口引脚，PA13为SWD的SWDIO脚，PA14为SWD的SWCLK脚。

如下图所示，可以查看STM32G474RET6开发板原理图，PC8连接LED灯，所以配置PC8为GPIO输出，推挽输出。

如下图所示，配置系统主频170Mhz，使用内部16MHZ晶振。

如下图所示，配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式。

如下图所示，生成工程。

如下图所示，增加代码，主要用来计算运行一段浮点计算比较多的代码的运行时间。

增加时间计数，计算时间差，就是前面循环运行的时间。

主要代码如下

//定义一个结构体，包含多个浮点变量
struct Dcdc_Loop
{//环路参数float error_CLA;//环路误差float e_n1;// error input (e(t-1))---环路误差--一阶float y1_n;     // proportional output (y1(t))//环路输出float y1_n1;    // proportional output (y1(t-1))//环路输出--一阶/* DPI coeffs and terms *///数字PI环参数float i_n0;     // integral output (t0)//整型输出float i_n1;     // integral output (t-1)//整型输出一阶float y2_n;     // proportional + integral output (y2(t))//数字PI环输出float y2_n1;    // proportional + integral output (y2(t-1))//数字PI环输出一阶/* Phase Lag network *///相位滞后网络float y3_n;// (y2(t))--网络输出float y3_n1;// (y2(t-1))//网络输出一阶float y3_n2;// (y2(t-2))//网络输出二阶/* DLP2 *///数字低通滤波2参数float y4_n;     // DLP2 output (y4(t))//低通2输出---环路最终输出(电压)--Q11float y4_n1;    // DLP2 output (y4(t-1))//低通2输出一阶float y4_n2;    // DLP2 output (y4(t-2))//低通2输出二阶float compensator_error;//(补偿)误差float DemandVoltage_CLA;//输出电压(环路输出的)要求值--Q11--[40,62]};/* USER CODE END PM *//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PV */
struct Dcdc_Loop DcdcLoop;float test_vaule = 0;
//编写一个函数，里面包含各种浮点运算，加法乘法等void test_loop(void)
{int i=100;while(i){i--;__asm("NOP");}if(test_vaule<1.0f){test_vaule += 0.001f;}else{test_vaule = 0.0f;}DcdcLoop.error_CLA = test_vaule;DcdcLoop.y1_n = (DcdcLoop.error_CLA * 5.0f) - (DcdcLoop.e_n1 * 6.0f);  // Q18 resultDcdcLoop.i_n0 = (7.0 * (DcdcLoop.y1_n + DcdcLoop.y1_n1))*0.0078125 + DcdcLoop.i_n1;if(DcdcLoop.i_n0 < 10.0){DcdcLoop.i_n0 = 10.0;}if(DcdcLoop.i_n0 > 100.0){DcdcLoop.i_n0 = 100.0;}DcdcLoop.e_n1 = DcdcLoop.error_CLA;DcdcLoop.y1_n1 = DcdcLoop.y1_n;DcdcLoop.i_n1 =  DcdcLoop.i_n0;DcdcLoop.y2_n1 = DcdcLoop.y2_n;DcdcLoop.y3_n2 = DcdcLoop.y3_n1;DcdcLoop.y3_n1 = DcdcLoop.y3_n;DcdcLoop.y4_n2 = DcdcLoop.y4_n1;DcdcLoop.y4_n1 = DcdcLoop.y4_n;
}
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();//SysTick配置成1ms中断/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();//16M内部晶振，170MHZ系统主频/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();//PC8引脚配置成输出/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_Delay(200);//等待200msRunTimeOld=CurrentTime;//获取当前时间，SysTick计数for(int j=0;j<10000;j++)//调用测试函数{test_loop();test_loop();test_loop();test_loop();test_loop();test_loop();test_loop();test_loop();HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_8);}if(CurrentTime>RunTimeOld ){RunTime=CurrentTime-RunTimeOld;//通过计算时间差，就知道上面代码运行的时间}}/* USER CODE END 3 */
}

3.复制前面的工程，配置main文件在CCM SRAM

前面的Keil5工程拷贝一个新的，参照前面第三章介绍的3.2把一个文件放入到CCM SRAM，把main.c文件放在CCM SRAM中。

4.实验效果

通过调试运行，查看RunTime变量，可以看到在CCM SRAM中运行的代码时间小很多。

五.小结

stm32g4单片机在对运行时间效率有要求的场合，比如浮点运算等可以考虑代码放在CCM SRAM中运行，提高单片机应用效率。