測(cè)試背景

樹莓派4是芯巴客社區(qū)非常熱門的一款創(chuàng)客小電腦，是全世界單板電腦的一個(gè)新標(biāo)桿，作為Raspberry Pi 最新一代的產(chǎn)品，并且得益于處理器芯片使用了4個(gè)Cortex A72架構(gòu)的計(jì)算核心，主屏高達(dá)1.5GHz，具有接近日常辦公電腦的性能。

近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（IoT OS），這些IoT OS的內(nèi)核以Linux、VxWorks、RTOS等為基礎(chǔ)，常見的RTOS有uCOS、ChibiOS、FreeRTOS、RT-Thread等。今天我們要用來測(cè)試樹莓派4的就是小而美的RT-Thread（簡(jiǎn)稱RTT），他是國人自主開發(fā)并且是目前國內(nèi)最廣泛使用的開源RTOS。

RTT最近提供了樹莓派4的板級(jí)支撐，我們可以從RTT源碼的SBC目錄找到樹莓派4的分支。通過RTT系統(tǒng)，樹莓派可以與其他主流的Cortex-M內(nèi)核的單片機(jī)在相同的系統(tǒng)下進(jìn)行跑分測(cè)試，這是件非常有趣的事情。于是便有了今天這個(gè)評(píng)測(cè)。

考慮到部分時(shí)間寶貴玩家沒有時(shí)間看完全文，我們把重要的內(nèi)容放在最前面匯報(bào)，直接說重點(diǎn)，樹莓派4的測(cè)試成績(jī)是3.772 DMIPS/MHz。該計(jì)算速度達(dá)到了行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。全劇終^_^

玩笑開大了，小伙伴們，我們收。

編譯環(huán)境搭建

樹莓派的RTT系統(tǒng)在windows下使用RT-Studio作為IDE，編譯環(huán)境通過ENV工具實(shí)現(xiàn)，其中編譯器ARM GCC集成在ENV工具里。當(dāng)然，您也可以像我一樣自定義最小化搭建這個(gè)編譯環(huán)境。

我先安裝了env工具。注意前面那個(gè)“env工具”上的藍(lán)色帶下劃線的超鏈接符號(hào)了嗎？大家可以點(diǎn)進(jìn)去下載了。env工具下載后解壓到你喜歡的路徑便可。

然后安裝gcc工具到env文件夾下的編譯工具目錄，我用的是gcc-arm-8.3-2019.03-i686-mingw32-aarch64-elf。發(fā)現(xiàn)這里的“gcc工具”又有超鏈接符號(hào)了嗎？大家又可以點(diǎn)進(jìn)去下載了。

接下來，把gcc-arm-8.3-2019.03-i686-mingw32-aarch64-elf解壓出來放到env的工具目錄里。完成后的路徑應(yīng)該是長(zhǎng)這樣（我特意在描述路徑時(shí)省略了盤符和env上一級(jí)的目錄，也許有的同學(xué)是放在program files目錄，而有的同學(xué)是直接放在根目錄）：

env/tools/gnu_gcc/arm_gcc/gcc-arm-8.3-2019.03-i686-mingw32-aarch64-elf

最后，下載RTT的源代碼，命令如下：

git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git

RTT源碼下載完畢后，進(jìn)入rt-thread/bsp/raspberry-pi/raspi4-64路徑，修改一下rtconfig.py文件，把EXEC_PATH的值修改到一直指到gcc-arm-8.3-2019.03-i686-mingw32-aarch64-elf下面的bin目錄。然后，在當(dāng)前路徑下（raspi4-64）打開env，在env里輸入scons回車。

如果你發(fā)現(xiàn)scons回車后編譯報(bào)錯(cuò)信息如下，這表明環(huán)境搭建完成。至于怎么解決這個(gè)報(bào)錯(cuò)，后面我們?cè)偬羁印?/p>

別走開，下面的第3小節(jié)教您修復(fù)方法。

scons編譯報(bào)錯(cuò)修復(fù)方法

也許你跟著RTT源碼里的readme教程一步步做，也卡在scons這一步了，那么我的這一小節(jié)教程可以幫到您。

scons報(bào)錯(cuò)原理很簡(jiǎn)單，它與源代碼被其他項(xiàng)目編譯過有關(guān)。

解決的思路很簡(jiǎn)單，我們只需要先執(zhí)行一下清理。

清理命令：

scons -c

然后，你就可以正常使用scons編譯了。

解決過程的截圖如下：

編譯完成后會(huì)在raspi4-64目錄生成一個(gè)rtthread.bin文件，把它放到樹莓派系統(tǒng)TF卡的boot目錄里，修改boot目錄里的config.txt的內(nèi)容為如下：

enable_uart=1
arm_64bit=1
kernel=rtthread.bin
core_freq=250

以上這個(gè)config.txt文件設(shè)置了串口調(diào)試和內(nèi)核文件，并把主頻設(shè)置為250MHz。會(huì)玩的小伙伴還可以把主頻設(shè)置高一點(diǎn)。

樹莓派4串口調(diào)試使用方法

給樹莓派的調(diào)試串口接上串口調(diào)試線，注意這里5V接口是不需要連接的，我們只使用GND、TX和RX。

確保TF卡插好后，先把USB轉(zhuǎn)串口模塊插到電腦上，啟動(dòng)串口調(diào)試工具，然后給樹莓派上電。注意樹莓派上電在最后做，順序不要反。你應(yīng)該能在串口調(diào)試助手里看到下圖的啟動(dòng)打印輸出。我的這個(gè)RTT系統(tǒng)是新編譯的，所以編譯日期是今天，1月20日。串口調(diào)試打印如下圖所示：

給RTT系統(tǒng)增加Dhrystone軟件

下面我們回到RTT系統(tǒng)編譯環(huán)境，重新制作一個(gè)帶有性能跑分軟件的系統(tǒng)。

在前面env環(huán)境里輸入menuconfig回車進(jìn)入RTT內(nèi)核設(shè)置，在online packages里的tools packages里找到DHRYSTONE，按空格給他打上勾，如下圖所示。

Dhrystone是測(cè)量處理器運(yùn)算能力的最常見基準(zhǔn)程序之一，常用于處理器的整型運(yùn)算性能的測(cè)量。程序是用C語言編寫的，因此C編譯器的編譯效率對(duì)測(cè)試結(jié)果也有很大影響。因此我們測(cè)試時(shí)候一定要把編譯器版本和編譯時(shí)候的優(yōu)化級(jí)別也一起考慮，盡量不要把不同優(yōu)化級(jí)別的程序放在一起比較。

另外，上圖里另一個(gè)CoreMark也是個(gè)跑分軟件，但是我測(cè)試有些問題，先不管那個(gè)CoreMark。

編譯器設(shè)置文件在rtconfig.py，本次使用的gcc版本為8.3，如下圖所示

默認(rèn)優(yōu)化級(jí)別是O2，如下圖所示，我們先用這個(gè)默認(rèn)優(yōu)化級(jí)別把Dhrystone的編譯過程走通，后一小節(jié)再做O0級(jí)別優(yōu)化的測(cè)試。

Dhrystone屬于online package，沒有集成在默認(rèn)的源碼里，需要在線下載，做完menuconfig以后還需要用命令pkgs update把Dhrystone的源碼下載，如下圖所示。這步很重要，別忘了下載，不然白白讓費(fèi)編譯時(shí)間。

用scones命令編譯出新的rtthread.bin，并放入樹莓派的boot目錄替換。這次啟動(dòng)后可以用help命令查看可以使用的命令，并找到dhrystone_test，如下圖所示：

跑一下試試，默認(rèn)參數(shù)是循環(huán)320000次，如下圖所示：

因?yàn)樗俣忍?，來不及?jì)時(shí)，所以測(cè)試失敗，如下圖所示：

因此，接下來，我們要回去修改一下menuconfig的設(shè)置參數(shù)，給循環(huán)次數(shù)再多加兩個(gè)0...

原文標(biāo)題：測(cè)評(píng)|使用RT-Thread對(duì)樹莓派4進(jìn)行性能測(cè)試

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