教你如何使用STM32F4的DSP庫
我們平常所使用的CPU為定點CPU，意思是進行整點數(shù)值運算的CPU。當遇到形如1.1+1.1的浮點數(shù)運算時，定點CPU就遇到大難題了。對于32位單片機，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提高很多。
現(xiàn)在設計出了一個新的CPU，叫做FPU，這個芯片專門處理浮點數(shù)的運算，這樣處理器就將整點數(shù)和浮點數(shù)分開來處理，整點數(shù)交由定點CPU處理而浮點數(shù)交由FPU處理。我們見到過TI的DSP，還有STM32F4系列的帶有DSP功能的微控制器。前者筆者沒有用過，不作評論，而后者如果需要用到FPU的浮點運算功能，必須要進行一些必要的設置。
首先，由于浮點運算在FPU中進行，所以首先應該使能FPU運行。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。
對于上述改變，當程序中出現(xiàn)這種簡單的加減乘除運算FPU就起作用了。但是對于復雜的如三角運算、開方運算等，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會自動調用內部的math.h，該頭文件是針對ARM處理器的，專門用于定點CPU和標準算法(IEEE-754)。對于使用了FPU的STM32F4是沒有任何作用的。所以，需要將math.h換成ST的庫，即arm_math.h。在該頭文件中，涉及到另一個文件core_cmx.h(x=0、3、4)，當然了，如同STM32F1系列一樣，在工程中加入core_cm4.h即可。
到這里，算是全部設置完畢，之差最后一步，調用!但是別小看了這一步，因為如果調用的不正確，前面的設置就白費了。在使用三角函數(shù)如sin()、cos()時不要直接寫如上形式，因為他們函數(shù)的名字來自于math.h，所以你調用的仍舊是Keil庫中的標準math.h。要使用arm_math.h中的arm_sin_f32()函數(shù)(見Line.5780，原函數(shù)見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()。使用他的時候需要同時開啟#if(__FPU_USED == 1) && defined ( __CC_ARM )才行，切記!還可以發(fā)現(xiàn)開方函數(shù)還有q15和q31之分，我想他們的區(qū)別就是精度的問題，但是他們沒有應用FPU來計算，說白了就是利用0x5f3759df這個數(shù)進行快速開方，大家如果對這個數(shù)很陌生，查閱http://en.wikipedia.org/wiki/Fast_inverse_square_root。不過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 最后修改時間：2018-05-18
