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玩火|STM32超頻求點贊！

2016-05-23
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作者：netlhx
來源：21ic

[導(dǎo)讀]
吹客=Trick ；這是評測頻道打造地一個全新欄目，旨在用輕松活潑的方式讓大家一起來分享開發(fā)板使用開發(fā)的技巧和心得。只要你的文章是原創(chuàng)的，并且有觀點有干貨，一切內(nèi)容和題材都可以被我們所接受。投稿請至stitch-sk@hotmail.com(采用有驚喜！)

根據(jù)微軟學(xué)術(shù)的定義，所謂超頻(OVERCLOCKING)就是強制將計算機或硬件運行于廠商指定的時鐘頻率之上，以達到更高的性能。通俗的來說，就是榨干硬件的最后一絲潛力。

事實上，不止是電腦可以超頻，MCU當然也可以超頻，工作原理類似。

然而說到MCU的超頻，自然會有潑冷水的諸君，也有口水唾沫若干，原因當然是穩(wěn)定性第一。不過任何事物一體兩面，有利有弊。本文并非鼓勵大家超頻，只是把細節(jié)呈現(xiàn)給各位，如人飲水，冷暖自知，作到心中有數(shù)即可。

準備工作

硬件

本次測試準備使用NUCLEO-L073RZ評估板作為硬件平臺，如果是其它STM32評估板，請適當調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

圖1：NUCLEO-L073RZ

NUCLEO-L073RZ基本指標如下

基于CORTEX-M0+，32MHZ

192KB/20KB的FLASH/SRAM組合

板載STLINK/V2-1

可選其它硬件包括邏輯分析儀及示波器，用來更好的測試實驗結(jié)果。

圖2：DSLOGIC邏輯分析儀

DSLOGIC邏輯分析儀，用來檢測PWM信號輸出。關(guān)于DSLOGIC的更多信息，請參考評測文章《成功眾籌11萬美金的開源LA》(http://m.lujuzi.cn/eva/instrument/201601/661325.htm)。

圖3：DSCOPE數(shù)字示波器

DSCOPE數(shù)字示波器，用來檢測MCO輸出頻率。詳情參考評測文章《借你一雙慧眼》(http://m.lujuzi.cn/eva/instrument/201602/662610.htm)。

注：使用任何一款STM32評估板都可以體驗本文的冒險之旅，不過要修改相應(yīng)的硬件設(shè)置。本文提供配套的工程文件，助您再現(xiàn)測試場景。

設(shè)計

玩過PC機超頻的朋友都知道，超頻是非常EASY的事情。要么改FSB，要么改倍頻系數(shù)，反正就是那幾個值的組合。然后，然后就超頻了。當然還有其它情況，比如CPU被玩壞了!

STM32系列MCU都有自己的時鐘樹，通過調(diào)整時鐘樹的一些基本參數(shù)，就可以設(shè)定內(nèi)部相關(guān)設(shè)備特別是MCU的工作頻率。

圖4：STM32 MCU時鐘樹

上面是STM32CUBEMX圖形化配置工具中的截圖，STM32CUBEMX是一個非常有用的代碼生成工具，可以用來生成工程文件的框架。

從圖4可以看到，要配置MCU的時鐘樹，我們需要選擇一個時鐘源，這是整個MCU工作的基礎(chǔ)。時鐘源可以來自外部晶振，也可以是內(nèi)部高速時鐘。在STM32的L系列MCU中，引入的新的稱之為MSI的時鐘，專門用于低功耗模式下的時鐘信號生成。

NUCLEO-L073評估板上沒有焊接8MHZ的外部晶振，不過ST-LINK上有啊。不過不能直接供L073RZ使用，ST-LINK上的MCO輸出8MHZ的時鐘信號，默認已配置好，可以直接用來給STM32L073提供時鐘，記得將L073RZ的HSE配置為BYPASS模式即可。

如果使用PLL電路來生成最終的時鐘信號，需要指定PLL的相關(guān)參數(shù)，PLLMUL和PLLDIV，對輸入的時鐘進行倍頻，以產(chǎn)生高頻時鐘信號，供MCU或總線使用，最終經(jīng)調(diào)整后輸出到具體的片內(nèi)設(shè)備。

在本例中，使用的外部信號為8MHZ，經(jīng)PLL調(diào)整后的SYSCLK的頻率是這樣計算的：8MHZ * 8 / 2 = 32MHZ，即SYSCLK = HSE * PLLMUL / PLLDIV。一般情況下MCU的工作頻率就是這個啦。所以通過調(diào)整PLLMUL和PLLDIV加上AHB PRESCALER這三個參數(shù)值就可以調(diào)整MCU的工作頻率,AHB PRESCALER通常設(shè)定為1。

STM32系列都有一個標稱的最大工作頻率，像NUCLEO-L073RZ的產(chǎn)品說明上就標注了該MCU的最大工作頻率為32MHZ。超過了這個值會發(fā)生什么情況呢?ST沒說，你們自己看著辦!

當然不要忘記還有個FLASH，頻率提高了，F(xiàn)LASH的等待狀態(tài)也要相應(yīng)變化。打開L073的參考手冊，會發(fā)現(xiàn)

圖5：FLASH LATENCY參考值

在32MHZ的情況下，至少要插入一個延時等待狀態(tài)。

頻率提高了，系列還能正常工作么，溫度、發(fā)熱情況怎么樣?這才是重點，為此，為MCU設(shè)計了一些任務(wù)，看看在超頻的情況下，這些任務(wù)能不能完成，穩(wěn)定性如何?

圖6：MCU功能引腳配置

這是為MCU指定的一些要執(zhí)行的任務(wù)，TIM2輸出兩路PWM信號;UART2用來輸出一些基本的信息，如MCU內(nèi)部溫度;同時將MCO信號輸出，來測試主時鐘信號的頻率。

當然還有，我們需要一段CPU任務(wù)密集的的代碼，看看在高負荷的情況下，超頻后的設(shè)備還能不能穩(wěn)定工作。為此，將COREMARK BENCH移植到STM32并進行測試，一方面檢測CPU的穩(wěn)定性，另一方面測試超頻后的性能。為什么不用DMIPS來測試，按官方的說法，COREMARK比DMIPS更優(yōu)秀。關(guān)于COREMARK的詳細說明，請參考http://www.eembc.org/coremark/about.php。

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