STM32でDCC/DDCを作る方向で (37) HARD FAULTからの解放、LEBE変換高速化

告知です．

コミケ99にて当社のDDC/DACを頒布いたします．

  日付   2021年12月31日（金） 東地区 テ－４０ｂ  東５ホール

  サークル名    bangflat

コミケにお越しの際はお立ち寄りいただけますとありがたいです．

商品紹介ページを作りました．

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STM32でDDC/DCCを作ろう！        INDEXページへ

さて本日も勇者諸君と共にSTM32をいじろうではないか.........

HARD FAULTが治りました．その原因が心が挫けそうになるようなものでして．

真の原因は調査せずに放置しますけど、現象は次のようなものでした．

プリント基板にプローブとST-LINK/V2を接続してあります．USBが２系統接続してあるのは、白いUSBはaudioのため、黒いUSBはCOM port経由の内部モニタです．このような接続で電源を10日間ぐらい入れっぱなしで作業していました．

ところが昨夜から、HARD FAULTどころかもっと症状が悪化し、焼いても起動すらしなくなってしまいました．あ～ぁ基板が死んだなと思って全てのコネクタやプローブを外しました．それで目視チェックなどして再度電源投入したら、完全に治ってしまいました．げっそり....

故障モードはこうです．再現性あり．
１）ST-LINK/V2で焼く
２）焼いた後にSTM32F405にresetがかかり自動的に起動するはずだがそうならない
３）起動させるには基板の電源をOFF／ONするしかない（resetボタンではダメ）

すなわち、故障の本質は２なわけです．STM32F205を載せた基板ではこのような不具合は生じません．ST-LINK/V2に焼かれた後の405の起動不良が真の原因と思われます．がっ、それを探索するのはやめときます．

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そもそもSTM32F405に移植した理由は、LE→BE変換を高速化するためでした．→35回目

405が動いたので動作速度をようやく測定できるようになりました．

結果です．
STM32F205     CPU120MHz    3840wordのLEBE変換      4.04mSec
STM32F405     CPU168MHz    3840wordのLEBE変換      2.84mSec

405の恩恵で4.04→2.84mSecに1.422倍高速化されました．これはCPU clock周波数のup分1.4倍とほぼ一致するのでそういう事なんだね、でおしまいです．これを確認したいがために何日ロスったんだオレは！ 解決するまでは一歩も引かないんだからね、プンプン！

405はこれにて投了でございます．２倍になるんなら少し考えるんだけどなぁ．

なお、LEBE変換のC sourceはこんなものです．

for(int i=0; i<size/4; i++) pdst32top[i] = le2be32(psrc32top[i]);

uint32_t le2be32(uint32_t little) {
     return ((little & 0xff000000) >> 24)
          + ((little & 0xff0000) >> 8)
          + ((little & 0xff00) << 8)
          + ((little & 0xff) << 24);  }

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勇者の方々からコメント欄に寄せられたLEBE変換高速化プランが２ヶあります．
勇者諸氏に深謝いたします．

プランＡ： LEBE変換命令がある．REV r3, r7 みたいな

プランＢ： gccに__builtin_bswap32関数、__builtin_rev関数というのがある

次はこれをやってみましょう．
REV命令についてはinline assemblerを使ったりするのかな？やったことないので知らなーい．

とりあえず、le2be32()のところと思われる個所の逆アセンブルを見ると、REV命令は登場していないっぽくて、シコシコとやってるみたいだね．ARMのマシン語は読み慣れてないのであんまりわからんけどもREV命令は有効かもって思ったりする．
le2be32:
08001384:   push    {r7}
08001386:   sub     sp, #12
08001388:   add     r7, sp, #0
0800138a:   str     r0, [r7, #4]
0800138c:   ldr     r3, [r7, #4]
0800138e:   lsrs    r2, r3, #24
08001390:   ldr     r3, [r7, #4]
08001392:   lsrs    r3, r3, #8
08001394:   and.w   r3, r3, #65280  ; 0xff00
08001398:   add     r2, r3
0800139a:   ldr     r3, [r7, #4]
0800139c:   lsls    r3, r3, #8
0800139e:   and.w   r3, r3, #16711680  ; 0xff0000
080013a2:   add     r2, r3
080013a4:   ldr     r3, [r7, #4]
080013a6:   lsls    r3, r3, #24
080013a8:   add     r3, r2
080013aa:   mov     r0, r3
080013ac:   adds    r7, #12
080013ae:   mov     sp, r7
080013b0:   pop     {r7}
080013b2:   bx      lr

今宵はこれまでにしとうございます．
明日は毒父を精神病院から老人ホームへ移送する日なんです．

------翌朝追記------
REV命令を実装してみました．
project内にこのような記述があります．
#define __REV(value)   __builtin_bswap32(value)
for文の右辺をこのように変えただけです．
for(int i=0; i<size/4; i++) pdst32top[i] = __REV(psrc32top[i]);

__REV()のキモの部分の逆アセンブルはこれだけになりました．みぢかっっ
08001658:   ldr     r2, [r7, #8]
0800165a:   rev     r2, r2
0800165c:   str     r2, [r3, #0]

おかげさまで動作速度は改善しました．
STM32F205     CPU120MHz    3840wordのLEBE変換      4.04mSec
STM32F405     CPU168MHz    3840wordのLEBE変換      2.84mSec
STM32F205     CPU120MHz    3840wordのLEBE変換      2.30mSec  (REV命令)
REV命令は良好です．405を超えた．

これで32bit384kHzが動くか？
めでたくSTM32F205で動きました．
とはいえまだLEBE変換にCPU timeの65%ぐらい消費しているのでもう少し高速化して50%に近くなる方法はないものかと考えるに、for文をwhile文にしたらどうなんだろとかptr++にしたらとか、そんなのを検討してみます．

＃勇者の方ありがとうございました．

かしこ