极海APM32F402与APM32E030 IO翻转速度对比测试报告

2026-05-27 15:37:12/ By Admin

　　在嵌入式开发中，利用GPIO模拟非标准通信时序是一种常见的需求。这一功能的实现效果很大程度上取决于MCU的IO翻转速度。本文将对极海主推的两款高性价比MCU——APM32F402与APM32E030——进行实际的IO翻转速度对比测试。

　　极海APM32F402和APM32E030芯片规格基础概览

　　首先，我们来看一下两款芯片的核心参数差异：

　　APM32F402系列：

　　内核：Arm Cortex-M4F

　　最高主频：120MHz

　　APM32E030系列：

　　内核：Arm Cortex-M0+

　　最高主频：72MHz

　　从参数上看，F402在处理能力和主频上具有明显优势，但实际IO翻转性能还需通过实测验证。

　　测试方案与代码实现

　　为了精确测量IO的极限翻转速度，测试采用了直接操作寄存器的方式（避免调用库函数带来的额外开销），并通过在主循环中重复写入BSRR/BRR寄存器来实现电平翻转。

　　APM32E030测试代码逻辑

　　代码直接操作BSC（置位）和BR（复位）寄存器。为了消除循环判断指令的干扰，将翻转指令连续复制多份以形成延时观测窗口。

// GPIO配置为推挽输出，速度50MHz
gpioConfig.mode = GPIO_MODE_OUT;
gpioConfig.outtype = GPIO_OUT_TYPE_PP;
gpioConfig.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
GPIO_Config(TEST_GPIO, &gpioConfig);

for (;;)
{
    // 连续执行置位与复位操作
    TEST_GPIO->BSC = TEST_PIN;
    TEST_GPIO->BR  = TEST_PIN;
    // ... (重复多组以方便示波器捕获)
}

　　APM32F402测试代码逻辑

　　代码结构与E030类似，主要区别在于GPIO初始化配置参数及寄存器命名差异（F4系列使用BC寄存器进行复位操作）。

// GPIO配置
GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_OUT_PP;
GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
GPIO_Config(TEST_GPIO, &GPIO_ConfigStruct);

for (;;)
{
    // 操作BSC置位，BC复位
    TEST_GPIO->BSC = TEST_PIN;
    TEST_GPIO->BC  = TEST_PIN;
    // ... (重复多组)
}

　　实测波形与数据分析

　　测试环境统一设置编译优化等级为最高（-O3），并将程序下载至开发板运行，使用示波器观测并记录波形频率。

　　测试结果如下：

　　APM32E030 72MHz

　　在72MHz主频下运行，实测IO翻转频率约为17.99MHz。

　　APM32F402 72MHz

　　将F402主频设置为与E030相同的72MHz进行对比，实测翻转频率约为18.12MHz。

　　APM32F402 120MHz

　　在F402的全速120MHz主频下运行，实测翻转频率显著提升，达到30.12MHz。

　　通过本次对比测试可以得出以下结论：

　　同频性能接近：在相同的72MHz主频下，基于Cortex-M0+内核的APM32E030与基于Cortex-M4F内核的APM32F402，其IO翻转速度几乎持平（约18MHz），两者在该指标上表现相当。

　　高频优势明显：得益于120MHz的高主频，APM32F402的IO翻转速度最高可达30MHz级别，相比E030在极限速度上具有显著优势，更适合对时序模拟要求极高的应用场景。