21ic电子技术开发论坛 › 已关闭版块 › Cortex-M0助学园地 › 用C++模板计算波特率的值, PLL值
12下一页
返回列表 发新帖我要提问

[Cortex-M0技术交流] 用C++模板计算波特率的值, PLL值

[复制链接]
 楼主| X-Hawk 发表于 2011-5-3 18:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
模板, C++, PLL, TE, 寄存器
本帖最后由 hotpower 于 2012-9-22 13:13 编辑

（2012/07/27新增PLL值计算，请见30楼）

看到李老师拿个gcc扩展实现的SetBaudRate函数，
忍不住手痒，用C++模板也写了一个。
什么是模板呢？很精确的描述咱也不会，简单说就是带参数的C++类或函数，
这个参数可以是类型或常数。
带着这个理解，想下参数写在哪里，然后看一两个代码，任何人都能学会模板。

当然，咱这个实现，纯粹算是跑到老师的地盘班门弄斧，
老师那个实现，输入的波特率参数，语义上只要是常数，就能达到优化结果。
这个新的实现呢，有一定的限制，输入参数语法上必须为常数。

言归正传，先看例子，对于新唐M051芯片的寄存器，
计算22.1184M输入时钟的情况下，得到115200波特率。
复制

  1. 

  2. typedef BaudRateT<22118400, 115200> baudrate_type;
    

  3. outpw(&UART0->BAUD, baudrate_type::REG_VALUE);
很简单，就两句话！

第一句，用两个频率值，作为参数，定义一个类型。
该类型会自动算出寄存器的值。
不管编译器是否打开优化，以上波特率的计算过程，全部都在编译期间完成，
不占用任何的执行时间和空间。

第二句，将波特率写入寄存器。实际执行的程序里只有这句。

以下是类型里的数值，打印出来看下，便于理解，没实际意义。
复制

  1. 

  2. printf("error = %d\n"
    

  3.        "Register value of UA_BAUD = 0x%08x\n"
    

  4.        "DIV_X_N = %d\n"
    

  5.        "DIV_X_ONE = %d\n"
    

  6.        "DIVIER_X = %d\n"
    

  7.        "BRD = %d\n",
    

  8.         
    

  9.        baudrate_type::error,      //指示计算是否出错
    

  10.        baudrate_type::REG_VALUE,  //BAUD寄存器的32位值
    


  11. 

  12.        baudrate_type:IV_X_EN,   //BAUD寄存器的DIV_X_EN栏位
    

  13.        baudrate_type:IV_X_ONE,  //BAUD寄存器的DIV_X_ONE栏位
    

  14.        baudrate_type:IVIDER_X,  //BAUD寄存器的DIVIDER_X栏位
    

  15.        baudrate_type::BRD         //BAUD寄存器的BRD栏位
    

  16.        );
回复 赏

举报

相关帖子
 楼主| X-Hawk 发表于 2011-5-5 23:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 hotpower 于 2011-5-13 00:43 编辑

对的，查表其实迅捷而有效！



本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？注册

×
回复 赏

举报

 楼主| X-Hawk 发表于 2011-5-3 18:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 hotpower 于 2011-5-13 00:42 编辑

附上模板的实现代码，有点乱哈
复制

  1. 


  2. 

  3. template<uint32_t clk, uint32_t baudRate, uint32_t div,
    

  4.     bool error_stop = !(div < 16)>
    

  5. class BaudRateT2
    

  6. {
    

  7. private:
    

  8.     enum
    

  9.     {
    

  10.         condition    = (((clk / baudRate) % (div + 1)) < 3)
    

  11.     };
    

  12.     typedef BaudRateT2<clk, baudRate, div + 1> next_type;
    

  13. public:
    

  14.     enum
    

  15.     {
    

  16.         error       = error_stop,                
    

  17.         DIV_X_EN    = 1,
    

  18.         DIV_X_ONE   = 0,
    

  19.         DIVIDER_X   = (condition ? div
    

  20.                     : next_type:IVIDER_X),
    

  21.         BRD         = (condition? (clk / baudRate / (div + 1) - 2)
    

  22.                     : next_type::BRD)
    

  23.     };
    

  24. };
    


  25. 

  26. template<uint32_t clk, uint32_t baudRate, uint32_t div>
    

  27. class BaudRateT2<clk, baudRate, div, true>
    

  28. {
    

  29. public:
    

  30.     enum
    

  31.     {
    

  32.         error       = true,
    

  33.         DIV_X_EN    = 0,
    

  34.         DIV_X_ONE   = 0,
    

  35.         DIVIDER_X   = 0,
    

  36.         BRD         = 0
    

  37.     };
    

  38. };
    


  39. 


  40. 

  41. template<uint32_t clk, uint32_t baudRate>
    

  42. class BaudRateT1
    

  43. {
    

  44. private:
    

  45.     enum
    

  46.     {
    

  47.         condition   = !(clk / baudRate - 2 > 0xFFFF)
    

  48.     };
    

  49.     typedef BaudRateT2<clk, baudRate, 8> next_type;
    

  50. public:
    

  51.     enum
    

  52.     {
    

  53.         error       = (condition ? 0
    

  54.                     : next_type::error),
    

  55.         DIV_X_EN    = (condition ? 1
    

  56.                     : next_type:IV_X_EN),
    

  57.         DIV_X_ONE   = (condition ? 1
    

  58.                     : next_type:IV_X_ONE),
    

  59.         DIVIDER_X   = (condition ? 0
    

  60.                     : next_type:IVIDER_X),
    

  61.         BRD         = (condition ? (clk / baudRate - 2)
    

  62.                     : next_type::BRD)
    

  63.     };
    

  64. };
    


  65. 

  66. template<uint32_t clk, uint32_t baudRate>
    

  67. class BaudRateT0
    

  68. {
    

  69. private:
    

  70.     enum
    

  71.     {
    

  72.         condition   = ((clk / baudRate) % 16 < 3)
    

  73.     };
    

  74.     typedef BaudRateT1<clk, baudRate> next_type;
    

  75. public:
    

  76.     enum
    

  77.     {
    

  78.         error       = (condition ? 0
    

  79.                     : next_type::error),
    

  80.         DIV_X_EN    = (condition ? 0
    

  81.                     : next_type:IV_X_EN),
    

  82.         DIV_X_ONE   = (condition ? 0
    

  83.                     : next_type:IV_X_ONE),
    

  84.         DIVIDER_X   = (condition ? 0
    

  85.                     : next_type:IVIDER_X),
    

  86.         BRD         = (condition ? (clk / baudRate/16 - 2)
    

  87.                     : next_type::BRD)
    

  88.     };
    

  89. };
    


  90. 

  91. template<uint32_t clk, uint32_t baudRate>
    

  92. class BaudRateT
    

  93. {
    

  94. private:
    

  95.     typedef BaudRateT0<clk, baudRate> next_type;
    

  96. public:
    

  97.     enum
    

  98.     {
    

  99.         error       = next_type::error,
    

  100.         DIV_X_EN    = next_type:IV_X_EN,
    

  101.         DIV_X_ONE   = next_type:IV_X_ONE,
    

  102.         DIVIDER_X   = next_type:IVIDER_X,
    

  103.         BRD         = next_type::BRD,
    

  104.         REG_VALUE   = ((uint32_t)BRD)
    

  105.                     + ((uint32_t)DIVIDER_X << 24)
    

  106.                     + ((uint32_t)DIV_X_ONE << 28)
    

  107.                     + ((uint32_t)DIV_X_EN << 29)
    

  108.     };
    

  109. };
    


  110. 


  111. 

  112. X-Hawk




X-Hawk
回复 赏

举报

 楼主| X-Hawk 发表于 2011-5-3 18:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 hotpower 于 2011-5-13 00:42 编辑

模板，template, 所谓用之者生，读之者。。生不如死。
代码贴完了，有耐心看完2楼的，都非普通人。

酒鬼先吃饭去了，回来跟大家聊聊模板的几个重要的方面。
高手就不用看了，C++新手可以了解一下。

如果各位哪天写到C++，写到模板，写到串口，
突然想到用一用华邦新唐的M0芯片，
酒鬼目的就达到喽。。

回复 赏

举报

hotpower 发表于 2011-5-3 19:00 | 显示全部楼层
酒鬼最近醉拳打的不错！很给力！
看来俺也要复习和学习了，否则被拉的太远了。
回复 赏

举报

dong_abc 发表于 2011-5-3 19:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 dong_abc 于 2011-5-3 19:41 编辑

//模板，template, 所谓用之者生，读之者。。生不如死。
代码贴完了，有耐心看完2楼的，都非普通人。
哈哈，普通人来观光:lol
回复 赏

举报

murex 发表于 2011-5-3 20:50 | 显示全部楼层
酒鬼就是XX
回复 赏

举报

 楼主| X-Hawk 发表于 2011-5-4 01:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 hotpower 于 2011-5-4 21:11 编辑

菜农老师客气。
还是继续罗嗦模板的问题。

一、基本写法：
模板用于实现某个类型或函数，将其中用到的类型或数值量，用参数替换。
例如函数:
复制
  1. template<class T>  //代码1
    

  2. T max(T a, T b)
    

  3. {
    

  4.     return (a > b ? a : b);
    

  5. }
例如类型：
复制
  1. template<class T1, class T2>  //代码2
    

  2. class some_type
    

  3. {
    

  4.     T1 element1;
    

  5.     T2 element2;
    

  6. };
嗯，地球人都能看明白，就是替换嘛。嗯，就是替换。
像typedef一样，只是简单的替换而已。当年看某人之教科书，
它就是没告诉咱这个替换的道理 ---
typedef就是将原本声明变量的位置，用类型名替换，于是就有了新的类型。
如此简单的道理不说，此书却举例许多种，不得要害。想来看书不行，还真得有点悟性。

还是说模板，下面用自问自答的方式逐步深入。
（注：酒鬼不是语言学家，以下可能有讲的不精确/完备的地方，欢迎来拍砖。）

1. 什么可以当模板参数？
    类型，例如上面的例子
    数值常量，例如2楼计算M051波特率的例子
    字符串可以当参数？不行
    字符可以当参数？可以
   
2. 如何使用已经写好的模板？
    将模板参数放到尖括号即可。模板名<参数> 的形式，可以看作实际的函数名或类型名。
       int a = max<int>(3, 4);    //调用max模板函数
       some_type<int, short>  o;  //使用some_type模板产生一个类型，使用该类型定义一个变量o

3. 尖括号中的参数可以省略吗？
    可以，如果在某种情况下，确信编译器可以推断出模板参数，你就可以将它省略。
    例如：  int a = max(3, 4); //没问题，max能通过3和4知道类型是int
    例如：类似于some_type，再写一个obj模板
复制
  1. template<class T1, class T2 = long>  //代码3
    

  2. class obj
    

  3. {
    

  4.     T1 element1;
    

  5.     T2 element2;
    

  6. };
然后写obj<int> o; //没问题，obj模板第三个参数默认为long，
     和obj<int, long> o; 是一样的。

4. obj<int, short> 和 obj<int, long> 有什么区别？
    两个都是C++的类型（就和 char, bool一样，都是类型）。
    但他们是不同的类型，穿着同样的外衣，
    两个类型内部的实现，可以非常的类似，也可以完全的不同。
    本质上，它们是两个东西。
   
5. 如何让obj<int, long> 有不同的实现？
    为obj<int, long>写一个特殊的类即可。
复制
  1. template<>  //代码4
    

  2. class obj<int, long>
    

  3. {
    

  4.     char c;
    

  5. };
加上这部分实现的后，对于<int, long>作为参数的obj类型，将优先使用 "代码4" 的类型实现。
   
   obj<int, long> i; //定义一个变量i，i的类型为“代码4”的obj类型
   obj<int, short> j; //定义一个变量j，j的类型为“代码3”的obj类型
   obj<int> k; //第二个参数没写，根据 "代码3" 的template一行，默认用long做第二个参数，
                      //于是obj<int> 相当于obj<int, long>, 于是k的类型为“代码4”的obj类型！！

6. 对于任意的类型T, 如何让obj<T, long> 有不同的实现
    为任意T写一个obj<T, long>的特殊的类即可。
复制
  1. template<class T>  //代码5
    

  2. class obj<T, long>
    

  3. {
    

  4.     short *ptr;
    

  5. };
加上这部分实现的后，对于<某类型, long>作为参数的obj类型，将优先使用 "代码5" 的类型实现。

   obj<bool, long> a; //定义一个变量a，a的类型为“代码5”的obj类型
   obj<bool, short> b; //定义一个变量b，b的类型为“代码3”的obj类型
   obj<bool> c; //第二个参数没写，根据 "代码3" 的template一行，默认用long做第二个参数，
                      //于是obj<bool> 相当于obj<bool, long>, 于是c的类型为“代码5”的obj类型！！
   
7. 新的问题，obj<int, long>既符合 "代码4"，又符合 "代码5"。
    对于obj<int, long> v; 变量v, 到底是哪个类型？
    要看哪一个的匹配程度最具体化。
    其实他还符合 "代码3"。匹配的具体程序，"代码4" > "代码5" > "代码3".
    "代码4" 所有模板参数都匹配到了，是最终的优胜者。
    所以变量v的类型，是 "代码4" 定义的类。

8. 有点迷糊？
    请先仔细比对下代码3、代码4、代码5的实现，
    特别是其中尖括号的不同。
    总结一下类的模板的写法：
    a. 需要至少写一个“通用实现”，比如代码3。
    b. 可以对具体参数特化（或部分特化），比如代码4，代码5.
        写特化类的时候，将没有特化的参数，放在最前面template后的尖括号里；
        并在类名后，需要加上所有的参数列表。

9. 函数模板的模板参数可以特化吗？
    不可以，没需要。用C++的函数重载，能达到同样的目的。


后续
二、经典例子1, 用模板实现一个编译期的阶乘运算
三、经典例子2，boost::any，可以当作任意类型用的类型
。。。
这些很多地方有提过，感兴趣也可自行google哦。


回复 赏

举报

tlb 发表于 2011-5-4 05:34 | 显示全部楼层
没用过C++
标记下
回复 赏

举报

hotpower 发表于 2011-5-4 10:40 | 显示全部楼层
讲的很明了。谢谢了
回复 赏

举报

dong_abc 发表于 2011-5-4 12:13 | 显示全部楼层
都是强人啊，仰望一下，帽子掉了。:hug:
回复 赏

举报

hotpower 发表于 2011-5-5 14:45 | 显示全部楼层
有表格吗？查表也不错。
回复 赏

举报

 楼主| X-Hawk 发表于 2011-5-6 00:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 hotpower 于 2011-5-13 00:43 编辑

二、经典例子：用模板实现一个编译期的阶乘运算

这个程序非常简单，用模板计算阶乘。
计算阶乘的递归公式
    fac(n) = n * fac(n-1)
    fac(0) = 1
现在，我们用模板来改写以上公式 ---
第一步，
    写一个通用fac实现，其中用static const定义一个常量result,
    阶乘的计算结果，自然就是fac<n>::result了。
    这个模板的意思是 fac<n>::result = n * fac<n-1>::result
    相当于第一个递归公式。
第二步，
    我们必须让第一步的递归，递归到0结束。
    于是写一个fac<0>的特别实现

最后，正如下面main函数中的代码所示，
比如要得到5的阶乘，只要写fac<5>::result就对了，

完整的代码如下，这个代码相对简单易懂，
用来勾引人开始玩模板编程，非常合适。。
复制
  1. #include <stdio.h>
    


  2. 

  3. //第一步，对于任何的n的实现
    

  4. template<unsigned int n>
    

  5. struct fac
    

  6. {
    

  7.     static const unsigned int result =
    

  8.         n * fac<n - 1>::result;
    

  9. };
    

  10. //第二步，fac<0>的特别实现
    

  11. template< >
    

  12. struct fac<0>
    

  13. {
    

  14.     static const unsigned int result = 1;
    

  15. };
    


  16. 

  17. int main()
    

  18. {
    

  19.     unsigned int result = fac<5>::result;
    

  20.     
    

  21.     printf("result = %d\n", result);
    

  22.     return 0;
    

  23. }


回复 赏

举报

hotpower 发表于 2011-5-6 02:23 | 显示全部楼层
酒鬼的模板应该称为魔鬼了！
回复 赏

举报

lxyppc 发表于 2011-5-6 09:05 | 显示全部楼层
我也插句嘴
用enum代替static const int的类型可以少写点代码

template<unsigned int n>
struct fac
{
    enum { result = n * fac<n - 1>::result };
};
//第二步，fac<0>的特别实现
template< >
struct fac<0>
{
   enum { result = 1};
};
回复 赏

举报

 楼主| X-Hawk 发表于 2011-5-6 09:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 hotpower 于 2011-5-13 00:43 编辑

15# lxyppc

说的相当贴切！
static const int 需要占用常量的储存空间的，
比如fac<3>, 它不但产生了 fac<3>::result这个常量，
还产生了其他3个常量
fac<2>::result
fac<1>::result
fac<0>::result

在优化做的不好的编译器里，后面3个常量都会编进程序里，占空间。


回复 赏

举报

weshiluwei6 发表于 2011-5-6 22:53 | 显示全部楼层
牛啊
回复 赏

举报

hotpower 发表于 2011-5-6 23:06 | 显示全部楼层
晕，是牛魔王！！！
回复 赏

举报

cecwxf 发表于 2011-5-13 12:10 | 显示全部楼层
mark
回复 赏

举报

hotpower 发表于 2011-5-18 23:42 | 显示全部楼层
顶起来
回复 赏

举报

下一页 »
12下一页
返回列表 发新帖
高级模式
B Color Image Link Quote Code Smilies
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

X-Hawk

3

主题

380

帖子

3

粉丝
快速回复 在线客服 返回列表 返回顶部