在进行整数运算时，需要注意检查是否会发生溢出。可以在关键的计算步骤中添加溢出检查代码
由于运算速度更快，MCU可以更快完成任务并进入低功耗模式，从而降低整体功耗。
整数运算的代码通常更紧凑，占用的闪存空间更少。
整数运算所需的指令较少，生成的代码量更小。
处理速度差别大吗？效果如何？
整数PID控制器的调试和参数调整可能比浮点版本更复杂，需要仔细测试和验证。
整数运算通常比浮点运算更快，尤其在没有硬件浮点单元的MCU上。
对于比例、积分、微分系数以及误差等变量，根据实际需求和精度要求选择适当的整数类型，如short、int等。一般来说，如果系统对精度要求不是特别高，使用short类型可以在保证一定计算精度的同时，减少代码量和内存占用。例如在一个简单的温度控制系统中，使用short类型可能已经足够。
选择合适的整数类型（如int8_t, int16_t, int32_t）来平衡精度和资源使用。
typedef struct {
int16_t Kp; // 比例增益
int16_t Ki; // 积分增益
int16_t Kd; // 微分增益
int16_t integral; // 积分累加
int16_t last_error; // 上一次误差
int16_t output_max; // 输出最大值
int16_t output_min; // 输出最小值
} PIDController;
int16_t PID_Compute(PIDController *pid, int16_t setpoint, int16_t measured_value) {
int16_t error = setpoint - measured_value; // 误差计算
int16_t proportional = pid->Kp * error; // 比例项
// 积分项（防止积分饱和）
pid->integral += pid->Ki * error;
if (pid->integral > pid->output_max) {
pid->integral = pid->output_max;
} else if (pid->integral < pid->output_min) {
pid->integral = pid->output_min;
}
// 微分项
int16_t derivative = pid->Kd * (error - pid->last_error);
// 计算输出
int16_t output = proportional + pid->integral + derivative;
// 输出限制
if (output > pid->output_max) {
output = pid->output_max;
} else if (output < pid->output_min) {
output = pid->output_min;
}
// 更新上一次误差
pid->last_error = error;
return output;
}
在整数计算中，将所有的变量和系数都转换为整数形式，避免了浮点数运算带来的性能开销。同时，积分项的计算采用累加的方式，微分项的计算采用差值的方式。
使用整数来计算PID可以显著提高MCU的效率并减少生成的代码量。
在进行整数运算时，要注意防止溢出。可以通过限制积分项的范围或使用更大位宽的整数类型来避免。
如果我们用整数来计算，会不会降低它的准确性？
天天向善 发表于 2025-2-6 23:02
如果我们用整数来计算，会不会降低它的准确性？
如果用16位变量，分辨率是1/32768，精度已经足够高了
事实上，算法也可以用来避免强制乘法和除法运算，
用整数计算pid来提高mcu效率，减少生成代码量，需要综合考虑。
整数运算需要的指令更少，生成的代码也更少。
为了提高MCU效率和减少代码量，建议采用固定点数形式的PID计算而非浮点数。采用整数运算可降低内存消耗并提升处理速度。
Pretext 发表于 2025-2-8 10:58
事实上，算法也可以用来避免强制乘法和除法运算，
32位MCU都有单周期硬件乘法器了，不需要考虑乘法的效率问题，针对没有硬件除法器的M0系列MCU, 除法则需要考虑，如果需要提高MCU效率可适当使用乘法和移位来代替除法计算，比如 1000 / 50，可改为1000 * (uint16_t)(65536/50) / 65536, 使用单周期乘法和移位计算来代替强制除法，能减少代码量以提高MCU效率