一、简介

本文针对GD32H759I-EVAL开发板，进行了ARM DSP库的适配，并与同为Cortex-M7内核的STM32H723进行了性能比较

二、DSP库介绍

1、DSP简介

数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的学科。它利用数字运算方法实现信号的处理，包括但不限于变换、滤波、检测、估值、调制解调和快速算法等。

2、ARM DSP库简介

ARMDSP为ARM实现的一套通用信号处理函数，可用于基于Cortex-M处理器的设备，其中包括了基本的数学函数、快速的数学函数、复杂的数学函数、数字滤波器、矩阵函数、电机控制功能函数、统计函数、插值函数等函数门类。

三、ARM DSP适配过程

1、DSP库下载

下载后的文件夹内容物，其中核心为Include文件夹（包含了DSP库的头文件）和Lib文件夹，包含了Cortex所有型号的DSP库，我们只需要找到我们需要的即可。

2、选择合适的DSP库

在DSP库Lib文件夹中，存在三个相应的Lib库，大家根据自己的IDE选择合适的库，本次我们以ARM（KEIL）为例

在ARM文件夹中存在多种内核，我们根据自己的内核进行选择，本次使用的为M7小端模式单浮点精度

3、配置KEIL

首先，我们需要在KEIL中添加该库，点击这个三色彩方块

新建一个组，随便命名（本文使用名称为DSP）

点击添加文件

找到之前所说的Lib文件夹，选择合适的库，点击Add添加完成（注意要修改文件类型，要不然无法看到这些库）

在此处添加ARM_MATH_CM7标志，注意与前面用逗号隔开

再在此处添加引用

找到DSP库下的Include文件夹即可

如果在后续使用中出现问题可以考虑将此处配置改为如图所示

在main函数中引用头文件，未出现报错即可

四、测试过程

本次评测的部分为基础的函数计算，即计算正弦函数，因为计算不同正弦值之间，计算速度不一样，因此本次测试方式为计算100个不同正弦值，来近似得到正弦函数平均计算时间，在计算完成后，单片机会改变端口电平，我们可以通过高低电平时间来估计正弦函数计算时间

1、测评平台

（1）嵌入式开发板——兆易创新GD32H759I-EVAL开发板（主频600MHz）

（2）示波器——梦源璞石示波器

（3）对比开发板——STM32H723ZGT6开发板（主频550MHz）

2、测试结果

GD32H759I未使用DSP库加速，计算100次正弦函数大约需要270微秒，使用DSP库计算大约需要11微秒，加速后计算所需时间大约是原来的1/25

STM32H723ZGT6未使用DSP库加速，计算100次正弦函数大约需要1060微秒，使用DSP库计算大约需要41微秒，加速后计算所需时间也大约是原来的1/25

但我发现STM32实际表现和其频率不符，STM32频率比GD32频率低1/12，但计算速率却低了3/4，于是我重新检查了一下时钟树，并未发现异常，将时钟源由内部RC振荡器改为外部晶振，发现计算速度提升并不明显（时钟树用STM32cubmx编写，应该没有问题），该图展示了使用外部晶振的计算速率

最后我还测试了KEIL自带的编译优化能否加速sin函数的计算，将O0改为了O3

在GD32上，对于不使用DSP库的sin函数而言，因为后续没有使用，计算过程可能被跳过了，因此不具备参考意义，对于使用DSP库的sin函数计算而言，可以看到计算时间由11us降到了9us，时间降低了约20%

为了验证，我修改了代码，将计算的for循环变为空循环，然后进行测量可以看到脉宽大约是65ns，符合猜想。

奇怪的是，在STM32上，并没有优化掉非DSP库加速的运算，但未使用DSP库的运算并没有得到任何优化，而使用DSP库的运算时间大约也缩短了20%

五、总结

GD32H759I是一款十分优秀的芯片，具有极高的主频，不菲的浮点计算能力，以及良好的适配性，在使用过程中，我基本上没有遇到什么问题和BUG，在主频略高于STM32H7系列的情况下，sin函数计算速度是STM32H7系列的4倍左右，十分适合用于各类需要进行较高速数字信号处理的产品