本篇介紹在使用RA8-T系列芯片，建立馬達類工程應用時，如何將電流環部分的指令和變量設置到TCM單元，以提高電流環執行速度，從而提高系統整體的運行性能，在伺服和高端工業領域有很高的實用價值。本文以RA8T1為范例，亦可推廣到具備TCM功能的RA8-T系列其他芯片和相關領域。

瑞薩新產品RA8-T系列芯片，采用Cortex-M85內核，并具有直接與處理器核心耦合的片上存儲器TCM，通過專用接口訪問，相比普通RAM或緩存，能提供更快的訪問速度和較低的延遲和確定性訪問。在RA8T1中，配置64KB(8KB×8 block)的ITCM和64KB(8KB×8 block)的DTCM。請參看數據手冊，可以看到TCM在RA8T1的實際地址。

ITCM和DTCM分別用于存儲指令和數據，以優化程序執行性能。在馬達控制這種對實時性要求更高的應用中，可以將電流環等關鍵環節的指令和變量放到TCM中，提高執行速度，從而提高系統整體性能。

本文以瑞薩RA8T1官方樣例工程RA8T1_MCILV1_SPM_LESS_FOC_E2S_V101為基礎，對電流環進行TCM化設置，相關操作可推廣到RA系列搭載TCM的其他芯片，和對應的示例軟件工程。
RA8T2 sensorless方案的樣例工程
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當前工程測試環境及工具，獲取鏈接如下所示：

IDE：版本：e2studio 2025-01
工具鏈：版本：13.2.1.arm-13-7。該版本可通過e2studio進行集成化安裝。
FSP：版本：5.6.0
測試軟件適配瑞薩官方開發套件MCK-RA8T1：該套件的相關資料可在瑞薩官網下載，鏈接：MCK-RA8T1 User's Manual。套件由CPU板、驅動板、通信板、樣例電機及相關配件組成。

可按如下圖示，參考用戶手冊搭建系統，調試馬達工程。系統電源推薦DC24V，請另行準備。

將馬達樣例工程進行TCM優化的具體步驟

以RA8T1_MCILV1_SPM_LESS_FOC_E2S_V101工程為例，首先需統計電流環需要的的所有函數，并將它們分配到ITCM中。在本樣例工程中，這些函數分為兩類：一類是Open Source的，一類被封裝到lib文件中的。

由于涉及到的函數數量較多，現僅舉例說明設置方法：
如函數R_ADC_Read，其作用是讀出當前的相電流采樣數據，是整個電流環計算的開端。函數體定義在/工程根目錄/ra/fsp/src/r_adc/r_adc.c文件中。可在函數定義前增加修飾語句__attribute__((section(".itcm_data")))，將該函數指定分配到ITCM中。
示例：

__attribute__((section(".itcm_data")))
fsp_err_tR_ADC_Read(adc_ctrl_t * p_ctrl, adc_channel_tconst reg_id, uint16_t * const p_data)

ITCM起始地址為0x00000000，編譯后，查看map文件，可以確認函數被分配到了ITCM區域中。

也可用系統推薦宏定義進行設置，宏定義在\工程根目錄\ra\fsp\src\bsp\mcu\all\bsp_compiler_support.h文件中，具體定義如下所示：

#defineBSP_PLACE_IN_SECTION(x)_attribute__((section(x))) __attribute__((__used__))

本宏定義增加了對函數屬性的進一步修飾，通常可用的修飾如下所示：

noinline/inline
used
long_call

對于函數的修飾，不是本文重點，請查閱其他材料進行確認。您可點擊?【GUN】Function-Attributes_gun編譯器高級屬性-CSDN博客 獲得相關信息。

通常情況下，算法是公司的核心資產。所以存在封庫使用，或者利用第三方提供算法庫的情況。在這樣的情況下我們無法找到算法庫中的函數本體進行設置。那我們就需要考慮將庫文件整體放入ITCM中。

如RA8T1_MCILV1_SPM_LESS_FOC_E2S_V101樣例工程，使用了三個庫文件librm_motor_current.a，librm_motor_estimate.a，librm_motor_speed.a，分別用于處理電流環、位置估算、速度環的一些算法。

要實現本操作，需對ld文件進行修改。ld文件（鏈接描述文件）是控制鏈接器行為的關鍵腳本文件，主要用于管理目標文件的內存布局和符號解析。通過腳本指令精確控制輸入文件(.o/.a)如何組合到輸出文件(可執行文件/庫)中，并定義程序在內存中的布局結構。?

在本工程的ld文件中，首先定義了存儲器的物理參數：包括各內存區域的起始地址、容量及訪問屬性（如可讀/寫/執行）；接著加載了必要的庫文件；通過SECTIONS指令規劃段的分布策略，明確代碼段、數據段、特殊功能段在存儲空間的具體位置。同時腳本還設置了關鍵的系統級配置：指定程序執行的入口地址，各模塊能按預定邏輯在存儲器中精準排布。

關于ld文件的布局，不是本文重點，請搜索相關資源，進行理解。比如鏈接文章：LD文件詳解-Asp1rant-博客園。

ld文件的設置需使用標準命令，本文不詳細展開，請點擊相關資源，進行理解。

下面我們詳細介紹本次修改的操作

在工程目錄script文件夾下，打開fsp.ld文件。

在SECTIONS命令后，鏈接代碼段.text :內刪除*(.text*)語句，更改為*(EXCLUDE_FILE(*librm_motor_estimate.a:*.o *librm_motor_current.a:*.o *librm_motor_speed.a:*.o) .text.*)。這樣在鏈接時，將不對這三個.o的lib文件在此處進行鏈接。請看如下示例：

在SECTIONS命令后，在.itcm_data段內在KEEP(*(.itcm_data*))語句下面，增加下面三個語句：

KEEP(*librm_motor_estimate.a:*.o(.text.*))
KEEP(*librm_motor_current.a:*.o(.text.*))
KEEP(*librm_motor_speed.a:*.o(.text.*))

更改后，在鏈接過程中，將這三個指定.o文件連接到itcm段。請看如下示例：

設置完成后，重新編譯工程。排查map文件，可以看到lib中的函數已經放置到ITCM中。如位置估算這幾個函數，排查如下：

然后需統計電流環執行用到的所有變量，并將所有變量放置到DTCM中。由于數量較多，現舉例說明設置方法。

如結構體變量g_motor_sensorless0，此變量是電流環操作的主要變量結構體。變量定義在/工程目錄/ra_gen/hal_data.c文件中，可在變量定義前增加修飾語句__attribute__((section(".dtcm_data")))將其分配到DTCM中。
請看如下示例：

__attribute__((section(".dtcm_data"))) motor_instance_t g_motor_sensorless0 =
{ .p_ctrl = &g_motor_sensorless0_ctrl, .p_cfg = &g_motor_sensorless0_cfg, .p_api = &g_motor_on_sensorless, };

在本應用中，g_motor_sensorless0內部嵌套了其他結構體變量，那么被嵌套的其他結構體也需要做類似聲明，分配到DTCM中。
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DTCM起始地址為0x20000000，編譯后查看map文件，可以確認變量被分配到了DTCM區域中。

因為瑞薩官方樣例工程，用FSP架構設置系統參數。所以在應用本例程測試時，需做兩個手動設置：
1）將/工程目錄 /ra_gen/，目錄下的hal_data.c和hal_data.h文件設置為只讀屬性，這樣在每次編譯時，文件中所作的更改才不會被FSP默認設置覆蓋。
2）在進行變量的DTCM設置時，如變量具有const標識符修飾，需將const標識符去掉。否則，類型修改產生沖突，新的設置不能成功。

因為實際應用過程中，系統建立的方法各不相同，遇到上面兩種情況需注意，如自建工程，沒有相關設計，則無需這兩個手動步驟。
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設置完成后，可以在電流環程序塊的出入口，分別拉高和拉低I/O口，以測試電流環執行時間。

測試結果：為4.79us。

同等條件下，未TCM化的例程，電流環執行時間為5.72us。
可以看到TCM化有明顯性能提升效果。

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本文介紹了，在使用瑞薩RA8-T系列芯片設計馬達工程時，如何將指令和變量放置到TCM單元，從而加速特定執行的運行速度。可以最大限度地發揮瑞薩芯片優勢，為客戶提供更好的解決方案。


文章來源：RA生態工作室https://www.ramcu.cn/