c - 基于 ARM 的 arduino 型系统比基于 AVR 的系统慢得多

Question

我正在编写一些机器人运动学代码，我首先编写了用于计算关节角度的朴素的、有意未优化的函数，这样我就可以使用逻辑分析仪测量时序，并有一种切实可行的方法来测量增益在定点数学等优化中。

我有两个正在玩的微 Controller 板:Teensy 2.0 和 Teensy 3.0。我正在使用 Arduino 环境为他们构建代码。与大多数 Arduino 一样，2.0 是一个 8 位 16MHz AVR。 3.0 是 32 位 48MHz ARM cortex M4。

代码将引脚拉低，进行一条腿的 IK 计算，然后将引脚拉回高位。我正在使用古老的逻辑分析仪来测量线路处于低电平的时间。

奇怪的是 ARM 板的边缘之间的时间明显更长! AVR 在大约 960 微秒内完成，但 ARM 需要大约 18.5 毫秒!

这在我看来并不成立。有没有人知道为什么会这样？

这是我正在使用的代码。不要介意它是故意未优化的，可能我数学不好，但这不是这里的问题:)

#include <math.h>

#define lc 21.0
#define lf 40.0
#define lt 62.0

#define lfsqrd 1600.0
#define ltsqrd 3844.0

struct Vector {
  double x;
  double y;
  double z;
};

struct Joints {
  double c;
  double f;
  double t;
};

void calc_joints(struct Vector *foot, struct Joints *joints) {
   double l1 = sqrt(pow(foot->y,2) + pow(foot->x, 2));
   double l2 = l1 - lc;
   double l3 = sqrt(pow(foot->z,2) + pow(l2, 2));

   double tx = atan2(l2, foot->z);
   double ty = acos( (pow(l3,2) + lfsqrd - ltsqrd) / (2 * l3 * lf) );

  // todo: convert these from radians to degrees
   joints->c = atan2(foot->y, foot->x);
   joints->f = tx + ty;
   joints->t = acos( (lfsqrd + ltsqrd - pow(l3,2)) / (2 * lf * lt) );
}

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   pinMode(0, OUTPUT);
   digitalWrite(0, HIGH);
}

void loop() {
    digitalWrite(0, LOW);
    struct Vector v = { 10, 20, 30 };
    struct Joints j;

    calc_joints(&v, &j);
    digitalWrite(0, HIGH);


    Serial.print(j.c);    
    Serial.print(", ");
    Serial.print(j.f);    
    Serial.print(", ");
    Serial.println(j.t); 
}

Answer 1

ARM cortex M4

Cortex M4 中的 FPU 仅支持单精度，但您在代码中使用了很多双。这意味着软件计算而不是硬件。您是否尝试过将 double 变量和函数调用更改为 float？