番外篇:STM32之GPIO口速率配置究竟代表什么

番外篇:STM32之GPIO口速率配置究竟代表什么

用过STM32的童鞋们都知道，STM32在GPIO配置时都需要选择一个GPIO速率，对于STM32F103系列芯片来说最快的配置应该是50Mhz左右（没记错的话）。那么这个50Mhz究竟代表了什么，我们今天详细探讨。
顺便的话就是测试一些常用硬件接口（硬件SPI为例）与软件模拟（软件SPI为例）的性能差别。（之前有老师说硬件spi和软件spi速度没什么区别，在此实践论证一下）。

先论证的芯片是STM32F103C8T6
首先是GPIO口配置，这里直接测试GPIOA的PA1：

上述配置是用STM32CUBEMX配置的，只能配置GPIO速率为GPIO_SPEED_FREQ_HIGH，其实应该就是和库函数配置的50Mhz差不多。

GPIO配置完成开始测试，先使用HAL库的GPIO操作代码：

毫无疑问，这里会产生一个方波，这个方波的频率就是使用HAL库操作时GPIO的最大速率。但结果强差人意：

可以发现，速率直接快了四五倍，到了8M左右，看来确实优化挺大，但还是和50M差距甚远。
但其实自己也知道，STM32F103的通用IO口能做到这个地步也几乎是极限了，即使使用汇编提升效果也有限。
但突然之前有老师说硬件spi和软件spi速度没什么区别，在此正好实践论证一下，看看硬件SPI的SCK引脚是输出频率最大能到多少。
使用STM32CUBEMX配置硬件spi，因为使用的是STM32F103C8并且系统频率为72M，所以SPI的时钟频率最大只能设置为18M。STM32CUBEMX配置硬件spi的图如下：

大概18M左右，这比只有8M左右的GPIO速率快的多的多。因此硬件SPI的上限速率无疑比软件模拟SPI快不少。但即使这样，大多数传感器类的SPI通信器件支持的SPI时钟也大多在10M以下，只有一些FLASH等芯片（如W25Q128）会支持20M以上的SPI时钟。所以一般情况下软件SPI确实够用，虽然软件SPI用DMA比较麻烦。
再论证的芯片是STM32H743
H743是个极品，我的测试结果居然表明它的性能和F103的性能相差没有我想象的那么大。（没有打开mpu和cache等辅助）

先上时钟配置，时钟我直接拉到最大的480M。

下面放实际的IO口波形图：

下面测试一下这个24M的硬件SPI的SCK，配置如下。

STM32F103C8和STM32H743都测试结束，结果强差人意。