教你如何使用STM32F4的DSP庫(kù)
我們平常所使用的CPU為定點(diǎn)CPU，意思是進(jìn)行整點(diǎn)數(shù)值運(yùn)算的CPU。當(dāng)遇到形如1.1+1.1的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算時(shí)，定點(diǎn)CPU就遇到大難題了。對(duì)于32位單片機(jī)，利用Q化處理能發(fā)揮他本身的性能，但是精度和速度仍然不會(huì)提高很多。
現(xiàn)在設(shè)計(jì)出了一個(gè)新的CPU，叫做FPU，這個(gè)芯片專(zhuān)門(mén)處理浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，這樣處理器就將整點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)分開(kāi)來(lái)處理，整點(diǎn)數(shù)交由定點(diǎn)CPU處理而浮點(diǎn)數(shù)交由FPU處理。我們見(jiàn)到過(guò)TI的DSP，還有STM32F4系列的帶有DSP功能的微控制器。前者筆者沒(méi)有用過(guò)，不作評(píng)論，而后者如果需要用到FPU的浮點(diǎn)運(yùn)算功能，必須要進(jìn)行一些必要的設(shè)置。
首先，由于浮點(diǎn)運(yùn)算在FPU中進(jìn)行，所以首先應(yīng)該使能FPU運(yùn)行。在system_init()中，定義__FPU_PRESENT和__FPU_USED
/* FPU settings------------------------------------------------------------*/
#if (__FPU_PRESENT == 1)&& (__FPU_USED == 1)
SCB->CPACR |= ((3UL<< 10*2)|(3UL << 11*2)); /*set CP10 and CP11 Full Access */
#endif
這樣就使能了FPU。
對(duì)于上述改變，當(dāng)程序中出現(xiàn)這種簡(jiǎn)單的加減乘除運(yùn)算FPU就起作用了。但是對(duì)于復(fù)雜的如三角運(yùn)算、開(kāi)方運(yùn)算等，我們就需要加入math.h頭文件。但是如果單純的加入他，那么Keil會(huì)自動(dòng)調(diào)用內(nèi)部的math.h，該頭文件是針對(duì)ARM處理器的，專(zhuān)門(mén)用于定點(diǎn)CPU和標(biāo)準(zhǔn)算法(IEEE-754)。對(duì)于使用了FPU的STM32F4是沒(méi)有任何作用的。所以，需要將math.h換成ST的庫(kù)，即arm_math.h。在該頭文件中，涉及到另一個(gè)文件core_cmx.h(x=0、3、4)，當(dāng)然了，如同STM32F1系列一樣，在工程中加入core_cm4.h即可。
到這里，算是全部設(shè)置完畢，之差最后一步，調(diào)用!但是別小看了這一步，因?yàn)槿绻{(diào)用的不正確，前面的設(shè)置就白費(fèi)了。在使用三角函數(shù)如sin()、cos()時(shí)不要直接寫(xiě)如上形式，因?yàn)樗麄兒瘮?shù)的名字來(lái)自于math.h，所以你調(diào)用的仍舊是Keil庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)math.h。要使用arm_math.h中的arm_sin_f32()函數(shù)(見(jiàn)Line.5780，原函數(shù)見(jiàn)DSP_Lib\Source\FastMathFunctions)，可以看到他利用的是三次樣條插值法快速求值(見(jiàn)Line.263 /* Cubic interpolation process */)。
注意一下例外函數(shù)，sqrt()，在arm_math.h中為arm_sqrt_f32()。使用他的時(shí)候需要同時(shí)開(kāi)啟#if(__FPU_USED == 1) && defined ( __CC_ARM )才行，切記!還可以發(fā)現(xiàn)開(kāi)方函數(shù)還有q15和q31之分，我想他們的區(qū)別就是精度的問(wèn)題，但是他們沒(méi)有應(yīng)用FPU來(lái)計(jì)算，說(shuō)白了就是利用0x5f3759df這個(gè)數(shù)進(jìn)行快速開(kāi)方，大家如果對(duì)這個(gè)數(shù)很陌生，查閱http://en.wikipedia.org/wiki/Fast_inverse_square_root。不過(guò)他的處理可能有些不同。
另外還有很多DSP的函數(shù)都在DSP_Lib\Source中，有興趣的自己研究吧。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-18
