芯昇科技CM32M433R-START开箱评测
CM32M433R-START开箱评测
1.概述
中国移动芯昇科技发布CM32M4xxR，该芯片基于RISC-V内核的MCU，性能主要对标Cortex-M4。如今RISC-V架构的通用MCU在市场上也并不少见，但是该芯片也有其自己的特点，在探索应用领域方面也有自己独特的设计。
最开始拿到CM32M433R-START这个板子，板子设计简单，接口很多，但是板载资源比较少，与前几年比较热门的物联网开发板不太一样，从芯片CM32M4xxR的特点上来说，主频是144MHz，待机功耗3uA，动态功耗113uA/MHz。
资源方面，可以查看下面的图表
特性 | 资源 |
|---|---|
内核 | 芯来科技N308内核（RV32IMACFSPU） |
主频 | 144MHz |
存储 | 内置512KB Flash、144KB SRAM |
U(S)ART | 3 * USART、4*UART |
SPI | 3 |
QSPI | 1 |
I2C | 4 |
CAN | 2 |
XFMC | 1 |
ADC | 4 |
GPIO | 最多97 |
DMA | 2 |
WWDG | 1 |
IWDG | 1 |
定时器 | 2*高级定时器，4*通用定时器 |
从上面的表格来看，主要值得关注的是riscv扩展架构，支持除了一般RISCV都会支持的RV32IMAC，另外还有F(单精度浮点)，S(监督模式Supervisor Mode)，U（用户模式User Mode），P(DSP)。支持了这些扩展，赋予了该芯片特殊的用途。当加入了S与U扩展，可以做TEE，安全加密等用途，而P扩展的加入，赋予了该MCU多媒体计算加速功能。在应用领域方面。官方宣传应用领域主要是：智能门锁、物联网网关、交互面板、测控终端、学生教育、消费电子相关领域。
2.上手体验
CM32M433R-START只需要接上Micro USB与电脑相连，即可实现板子程序下载与串口调试功能，不需要额外的串口模块与额外的调试器。其实是CM32M433R-START板载了调试芯片，支持了调试功能。其原始接口支持4-wire JTAG与2-wire JTAG调试接口。支持J-Link硬件与RV-Link调试器。
芯片的编程IDE，采用的是NucleiStudio，其IDE底层设计也是属于RISC-V MCU中常用的eclipse进行的整体功能的支持。与兆易创新GD32VF103类似，在IDE的引导下，可以一步一步创建一个工程。
该IDE创建工程提供了很多的示例程序支持，这对于芯片的使用与功能的开发来说，也是非常的重要的。
该芯片例程配合NucleiStudio软件包管理功能，使用起来还是比较方便的。从上手难度上来看，该芯片上手还是相对比较容易的，例程也比较多。与GD32VF103芯片的 RV-STAR总体上手难度差不多。例程丰富，底层库基本上都是开源的。但是有一些加密算法库似乎是通过库函数的方式进行提供，目前未看到源代码实现。
底层驱动库，算法库，以及DSP使用都有着丰富的例程。这些对于芯片使用者来说，还是可以做出一些上层应用功能出来。与其他同类型RISC-V MCU类似，都是一种国产芯片的替代方案。
在ARM芯片替代上,可能最大的区别就是中断管理，这部分CM32M433R-START采用了与兆易创新GD32VF103一样的设计ECLIC，关于ECLIC的分析可以参考下面的文章：
其他的编程方式应该都差不多。做应用开发应该没有太多难度。
3.DSP功能
这芯片相比之前的RISCV MCU，特色之一应该就是DSP支持。但是这也需要硬件、工具链、库三者配合才能使用的很好。
因为做底层软件的研究，所以对这部分我也做了一点研究，从库和编译器方面进行简单的使用体验。
NucleiStudio自动的编译器是支持DSP扩展的，也就是可以采用DSP指令进行编程，库方面，采用的是NMSIS库提供上层函数，直接支持利用头文件提供的DSP函数功能进行编程，这与ARM的CMSIS基本的使用方式上是一样的。
因为直接手写DSP汇编，对于上层应用开发者来说还是比较复杂的。提供头文件进行编写也是一种非常好的方式。
因为研究过一段时间的DSP自动向量化，所以也想在该芯片上测试一下。
在优化等级中选择O3优化后。
uint32_t example5(const uint8_t *restrict in, const uint8_t *restrict in2)
{
uint32_t sum = 0;
for (int i = 0; i < 32; i++)
{
sum += in[i] * in2[i]; /* => maddr32 */
}
return sum;
}
在函数中写一段C语言测试代码，通过编译后的elf文件。
可以看到和加运算确实会被dsp自动向量化，关于dsp自动向量化功能，只能从一定程度上生成对应的DSP指令，很多智能化的操作还需要riscv编译器的不断支持和完善，这也是编译工具链不断智能化的一个重要的推进方向。如果需要人为的去操作DSP指令，则借助NMSIS库也是非常好方式。
4.与其他RISCV MCU比较
之前接触过类似于兆易创新的GD32VF103，沁恒CH32V103，中科蓝讯AB32VG1，乐鑫的ESP32C3等等。
在资源上CM32M4xxR确实有着一定的优势和竞争力，有着内置512KB Flash、144KB SRAM，特别是加入了tee以及DSP扩展，使得其应用的领域可以更加广一些。MCU比起来确实有着一定的进步。但是我觉得还不够好，既然已经有了DSP以及单精度浮点的支持，完全可以在音视频方面提升一些特点出来。特别是语音编解码，图像编解码以及语音摄像头采集图像方面做出一定的设计。
总体上来说，CM32M4xxR作为通用的MCU，其功能完全可以说是riscv mcu中性能较好的芯片，由于目前还没有进行coremark的跑分测试数据，其评测标准无法量化，但是从资源的丰富程度上来说也是优秀的芯片了。
5.总结
对于CM32M4xxR的芯片，外设资源以及指令支持都还是不错的，只是作为一款通用的MCU来说，可以更加突出应用特点也许会更好。市面上的RISCV MCU越来越多，其易用性，价格，稳定性，出货等等都是重要的评判标准。中国移动芯昇科技是中国移动旗下的子公司，其研发能力和市场资源还是很不错的。只是期待CM32M4xxR能够做出更多的市场应用，为推动RISCV MCU生态发挥出重要的作用。