【F429】 BH-429 DSP使用方法总结

十一月的萧邦 · 发表于 2016-1-23 15:20:00

本帖最后由十一月的萧邦于 2016-1-23 17:38 编辑

最近用到FPU，于是用火哥的429开发板移植了一下DSP库，分享出来。
STM32-F4属于Cortex-M4F构架，这和M0、M3的最大不同就是多了一个F-float，即支持浮点指令集，因此在处理数学运算时能比M0/M3高出数十倍甚至上百倍的性能，但是要充分发挥FPU的数学性能，还需要一些小小的设置，下面为大家揭开咯。

1：编译器选项

   不知大家有没有看过 Systerm_Init()函数，在函数开始就有预编译语句：
   /* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
   #if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
   SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2));  /* set CP10 and CP11 Full Access */
   #endif
   再后面就是一些对RCC时钟的配置啥的了，与题不符，不多讲。
   从以上的函数语句可以看出要使用FPU 首先要过了预编译这一关，因此首先在Target选项C/C++选项卡的Define中加入宏：__FPU_PRESENT=1,__FPU_USED =1，此时你程序中简单的 +-*/ 运算将由FPU来搞    定。但这貌似还缺点什么，如果程序中我要计算某正弦波的有效值，势必要用到开方，如果再有Sin Cos 向量啥的，那就显得远远不够。如果编程时还是使用math.h头文件，那是没法提升效率的：因为math.h    头文件是针对所有ARM处理器的，其运算函数都是基于定点CPU和标准算法（IEEE-754），并没有预见使用FPU的情况，需要很多指令和复杂的过程才能完成运算，也就增加了运算时间。因此要充分发挥M4F       的浮点功能，就需要使用固件库自带的arm_math.h，这个文件根据编译控制项（__FPU_USED == 1）来决定是使用那一种函数方法：如果没有使用FPU，那就调用keil的标准math.h头文件中定义的函数；如果    使用了FPU，那就是用固件库自带的优化函数来解决问题。
      在arm_math的开头部分是有这些编译控制信息：

      #ifndef _ARM_MATH_H
      #define _ARM_MATH_H

      #define __CMSIS_GENERIC

      #if defined (ARM_MATH_CM4)
                  #include "core_cm4.h"

      ...........(此处略去万万字)

      就是说如果不使用CMSIS的，就会调用keil自带的标准库函数。否则就用CMSIS的定义。这里因为是用的STM32F4，所以应该要ARM_MATH_CM4控制，即加入core_cm4.h，否则就用使用ARMCM4.h——但在          编译时keil会提示找不到这文件。因此需要在工程选项之C/C++选项卡的define中继续加入宏： ARM_MATH_CM4

      在以上操作后也就有了可以直接使用CMSIS-DSP库的前提条件。

      在 CMSIS 的源文件目录下有一些已经被编译并且打包成*.lib 形式的库，如果不想额外编译库
      的源码，可以选择直接将*.lib 文件加入到自己的工程目录中去并做些小的修改即可。从 CMSIS-DSP
      库的说明文档中我们可以看到F429对应的DSP库：
      arm_cortexM4lf_math.lib (Cortex-M4 小端模式，带浮点运算器的 MCU)    注：大小端模式不知道的自行百度，或者自行写个测试代码测试下。
      最后将 lib添加到工程中就可以直接使用了。

      当然 CMSIS-DSP库怎么可能就这么点用处呢，他还包括了大量的复数运算，算法库(PID MOTOR CONTROL , FFT)等，应有尽有。
      DSP库链接如下: http://www.keil.com/pack/doc/CMSIS/DSP/html/group___p_i_d.html
      测试例程  ：  链接：http://pan.baidu.com/s/1nupG6ox 密码：wiws

      以上是对M4使用DSP的移植步骤，那么是不是代表103就不能使用了呢？103也可以使用普通的DSP库，在MDK的Target选项中有个Floating Point Hardware选项卡       如果MCU不带FPU 则打到Not Used，即使用定点运算(效率相对Keil自带math库，效率相对快些) ，    ARM CMSIS的官方库文件中有特殊的不带FPU库文件，移植起来更容易。