STM32F4 的FPU 的配置.docx
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STM32F4 的FPU 的配置.docx
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STM32F4的FPU的配置
STM32F4的FPU的配置
编译环境为EWARM-6601
首先看下面一段代码:
来自core_cm4.h文件
/*!
<__FPU_USEDtobecheckedpriortomakinguseofFPUspecificregistersandfunctions*/
#ifdefined(__CC_ARM)
#ifdefined__TARGET_FPU_VFP
#if(__FPU_PRESENT==1)
#define__FPU_USED1
#else
#warning"CompilergeneratesFPUinstructionsforadevicewithoutanFPU(check__FPU_PRESENT)"
#define__FPU_USED0
#endif
#else
#define__FPU_USED0
#endif
#elifdefined(__ICCARM__)//IAR编译工具的开关
#ifdefined__ARMVFP__//要求编译出的文件使用FPU功能
#if(__FPU_PRESENT==1)//检查是否有FPU功能
#define__FPU_USED1
#else
#warning"CompilergeneratesFPUinstructionsforadevicewithoutanFPU(check__FPU_PRESENT)"
#define__FPU_USED0
#endif
#else
#define__FPU_USED0
#endif
#elifdefined(__GNUC__)
#ifdefined(__VFP_FP__)&&!
defined(__SOFTFP__)
#if(__FPU_PRESENT==1)
#define__FPU_USED1
#else
#warning"CompilergeneratesFPUinstructionsforadevicewithoutanFPU(check__FPU_PRESENT)"
#define__FPU_USED0
#endif
#else
#define__FPU_USED0
#endif
#elifdefined(__TASKING__)
/*addpreprocessorcheckstodefine__FPU_USED*/
#define__FPU_USED0
#endif
这里针对各种工具链设置了相应的条件编译选项,这里只说IAR的,其他工具链的用户请参考本文自行修改.
最上层的开关是__CC_ARM这个宏,很明显这个开关是针对MDK工具的,同理IAR工具的开关就叫做__ICCARM__了;
然后一个开关就是__ARMVFP__了,这个开关要求编译出的文件使用FPU功能,但是m4的FPU并不是必装设备,某些厂家可能会不装这个东西,所以需要检查是否有FPU,即__FPU_PRESENT这个开关。
在core_cm4.h中有这样的代码:
#ifndef__FPU_PRESENT
#define__FPU_PRESENT0
#warning"__FPU_PRESENTnotdefinedindeviceheaderfile;usingdefault!
"
#endif
#ifndef__MPU_PRESENT
#define__MPU_PRESENT0
#warning"__MPU_PRESENTnotdefinedindeviceheaderfile;usingdefault!
"
#endif
由上述代码可以知道CMSIS默认的定义是没有FPU的,所以需要我们手动添加FPU存在的定义
#define__FPU_PRESENT1
这样FPU存在与否的检查就通过了,所以后面就自动定义了__FPU_USED这一开关。
因此就有了下面的定义
#define__FPU_USED1
因为m4增加了FPU(单精度浮点数),所以很多数学函数都应该用m4专用的,优化过的,而不是之前的通用函数。
打开arm_math.h文件
*Eachlibraryprojecthavedifferantpre-processormacros.
*
*ARM_MATH_CMx:
*DefinemacroARM_MATH_CM4forbuildingthelibraryonCortex-M4target,
*ARM_MATH_CM3forbuildinglibraryonCortex-M3target
*andARM_MATH_CM0forbuildinglibraryoncortex-M0target.
*
*ARM_MATH_BIG_ENDIAN:
*DefinemacroARM_MATH_BIG_ENDIANtobuildthelibraryforbigendiantargets.Bydefaultlibrarybuildsforlittleendiantargets.
*
*ARM_MATH_MATRIX_CHECK:
*Definemacroforcheckingontheinputandoutputsizesofmatrices
*
*ARM_MATH_ROUNDING:
*Definemacroforroundingonsupportfunctions
*
*__FPU_PRESENT:
*Initializemacro__FPU_PRESENT=1whenbuildingonFPUsupportedTargets.EnablethismacroforM4bfandM4lflibraries
以上代码说明:
要用ARM的数学函数得定义ARM_MATH_CMx即得有下面的定义
#defineARM_MATH_CM4
如果你想使用STM32F4的FPU功能而又不想管Project中的设置那么使用下面的代码:
#define__FPU_PRESENT1//FPU开关
#ifndef__ARMVFP__//要求在生成的代码中使用FPU
#define__ARMVFP__
#endif
#ifndefARM_MATH_CM4//要求使用m4的数学库函数
#defineARM_MATH_CM4
#endif
也可以在软件中开FPU功能IAR的设置如下:
MDK中的设置如下:
对于Cortex-M0或者M3处理器类型,由于没有FPU因此无法直接进行浮点运算,只能将浮点数进行Q规格化(q7、q15或Q31)处理,如开平方运算:
M0/M3只能通过迭代法(标准数学函数库)计算,而M4直接调用VSQRT指令完成。
DSP_Lib的文件结构
事实上arm_math.h文件中的定义就为源文件组使用的。
因此在将源文件组编译为库时,在应用工程中添加这个库和arm_math.h即可访问所有DSP库功能。
也可以根据需要只添加arm_math.h和需要的源文件,以缩短程序长度。
(1)BasicMathFunctions源文件组
提供浮点数的各种基本运算函数,如加减乘除等运算。
对于M0/M3只能用Q运算,即文件夹下以_q7、_q15和_q31结尾的文件;而M4能直接硬件浮点计算,属于文件夹下以_f32结尾的文件。
(2)CommonTables源文件组
arm_common_tables.c文件提供位翻转或相关参数表。
(3)ComplexMathFunctions源文件组
复数数学功能,如向量处理,求模运算的。
(4)ControllerFunctions源文件组
控制功能,主要为PID控制函数。
arm_sin_cos_f32/-q31.c函数提供360点正余弦函数表和任意角度的正余弦函数值计算功能。
(5)FastMathFunctions源文件组
快速数学功能函数,提供256点正余弦函数表和任意角度的正余弦函数值计算功能,和Q值开平方运算:
Arm_cos_f32/_q15/_q31.c:
提供256点余弦函数表和任意角度余弦值计算功能。
Arm_sin_f32/_q15/_q31.c:
提供256点正弦函数表和任意角度正弦值计算功能。
Arm_sqrt_q15/q31.c:
提供迭代法计算平方根的函数。
对于M4的平方根运算,通过执行VSQRT指令完成。
(6)FilteringFunctions源文件组
滤波函数功能,主要为FIR和LMS(最小均方根)滤波函数。
(7)MatrixFunctions源文件组
矩阵处理函数。
(8)StatisticsFunctions源文件组
统计功能函数,如求平均值、计算RMS、计算方差/标准差等。
(9)SupportFunctions源文件组
支持功能函数,如数据拷贝,Q格式和浮点格式相互转换,Q任意格式相互转换。
(10)TransformFunctions源文件组
变换功能,包括复数FFT(CFFT)/复数FFT逆运算(CIFFT)、实数FFT(RFFT)/实数FFT逆运算(RIFFT)、和DCT(离散余弦变换)和配套的初始化函数。
在IAR的环境下运行一个简单的浮点运算:
主函数如下:
通过IAR软件TerminalI/O窗口观察的输出结果
经验证无误。
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