《中颖MCU专用8-32位混合运算》定点运算程序库

1万 · 2011-9-14 08:32

使用中颖SH88F2051/4051 的《史上最“烂”两轮平衡小车》DIY开源活动在火爆进行中，因Keil自带的C51浮点运算库，太占内存和运行时间，原计划是用定点运算库来进行PID运算。

只是Keil自带的C51定点运算库，在乘除相关指令方面，没能充分运用中颖SH79/88/89/F51系列自带的 16位X8位硬件乘法器和 16位/8位硬件除法器，网上搜了一下，中颖SH79/88/89/F51系列有个 16bit的定点运算库，编的很不理想，并没有充分发挥中颖SH79/88/89/F51系列自带的 16位X8位硬件乘法运算和 16位/8位硬件除法运算很多方面的天才性能，特抽了点时间，改写了中颖SH79/88/89/F51系列那个定点运算库，并且扩展到任意 8-32位混合乘除运算及取模（求余数）运算，加入了 8-32位 HEX--->BCD 数制转换和 8-32位 BCD--->HEX 数制转换，其中 32位乘法运算和 32位 HEX--->BCD 数制转换由于优化算法，执行速度比 Keil常规程序运行速度增加 N倍，32位乘法运算充分利用了中颖SH79/88/89/F51系列自带的 16位X8位硬件乘法器，采用快速算法，执行时间快，而更有特色的是 32位 HEX--->BCD 数制转换，充分利用了中颖SH79/88/89/F51系列自带的 16位/8位硬件除法器，采用优化的快速算法，执行时间更快。

8-32位 HEX--->BCD 数制转换输出的 BCD码，均采用压缩的 BCD码，比常规 HEX--->BCD 数制转换输出的单字节 BCD码，更节省RAM及压缩合并时间。

在做8-32位混合除法运算时，在除数为0时，输出为被除数，不是原16bit那个定点运算库，输出为0，以做到和原C51定点运算库除法运算结果全兼容。

其他程序都不同程度的熔入了中颖SH79/88/89/F51系列自带的 16位X8位硬件乘法器和 16位/8位硬件除法器，其中16位运算及 8-32位混合运算优化速度增加最多。

中颖《8-32位混合运算》定点运算程序库清单如下：

/***************************************************************************************
Model  : global.h
Description : Head file of defining global variable.
Author  : CLR
Create Time : 2011-09-12
Version ID  : 0.2
用  途    ：中颖SH79/88/89F51系列MCU
作  者    ：许意义
21ic  ID ：LAOXU
中颖论坛 : bbs.21ic.com
****************************************************************************************/
#ifndef  _GLOBAL_H
#define  _GLOBAL_H
/*--------------------------------------------------------------------------------------*/
/*                            Resource - math.asm                      */
/*--------------------------------------------------------------------------------------*/

extern  Byte bcd8_hex(Byte value1);    //  8位 BCD --> 8位 HEX
extern Word  bcd16_hex(Word value1);       // 16位 BCD -->16位 HEX
extern Dword  bcd32_hex(Dword value1); // 32位 BCD -->32位 HEX
extern  Word hex8_bcd(Byte value1);    //  8位 HEX -->16位 BCD
extern Dword  hex16_bcd(Word value1);       // 16位 HEX -->32位 BCD
extern Dword  hex32_bcd(Dword value1); // 32位 HEX -->32位 BCD
extern  Dword  mul8_16(Byte value1,Word value2);  //  8位*16位-->32位(HEX乘法)
extern  Dword  mul8_32(Byte value1,Dword value2);  //  8位*32位-->32位(HEX乘法)
extern  Dword  mul16(Word value1,Word value2); // 16位*16位-->32位(HEX乘法)
extern  Dword  mul16_32(Word value1,Dword value2);  // 16位*32位-->32位(HEX乘法)
extern  Dword  mul32(Dword value1,Dword value2);  // 32位*32位-->32位(HEX乘法)
extern Word  div16_8(Word value1,Byte value2); // 16位/ 8位-->16位(HEX除法)
extern  Word div16(Word value1,Word value2); // 16位/16位-->16位(HEX除法)
extern  Dword  div32_8(Dword value1,Byte value2);  // 32位/ 8位-->32位(HEX除法)
extern  Dword  div32_16(Dword value1,Word value2);  // 32位/16位-->32位(HEX除法)
extern  Dword  div32(Dword value1,Dword value2);  // 32位/32位-->32位(HEX除法)
extern Byte  mod8(Byte value1,Byte value2); //  8位% 8位--> 8位(取余数)
extern Byte  mod16_8(Word value1,Byte value2);  // 16位% 8位--> 8位(取余数)
extern Word  mod16(Word value1,Word value2); // 16位%16位-->16位(取余数)
extern Byte mod32_8(Dword value1,Byte value2); // 32位% 8位--> 8位(取余数)
extern Word mod32_16(Dword value1,Word value2);  // 32位%16位-->16位(取余数)
extern Dword mod32(Dword value1,Dword value2);  // 32位%32位-->32位(取余数)

#endif

中颖定点运算补充库.rar (41.83 KB)

1万 · 2011-9-14 08:34

为了更好的推广中颖MCU，请neyo.zhong斑竹在百忙当中，抽空帮忙测试，谢谢~~~

只看该作者 · 2011-9-14 09:33

2# Cortex-M0

呵呵，居然被前辈你点名了，太惊讶了，我代表中颖电子感谢前辈为推广中颖8051所作出的努力。

其实我是管理员啦，不是版主，在技术方面不是很在行，只是偶尔帮忙几个版主回答一下自己懂的问题，想帮忙也帮不上，我将帖子内容转给几个版主，看看他们是否能够挤出时间来测试一下。

只看该作者 · 2011-9-14 14:52

2# Cortex-M0

呵呵，居然被前辈你点名了，太惊讶了，我代表中颖电子感谢前辈为推广中颖8051所作出的努力。

其实我是管理员啦，不是版主，在技术方面不是很在行，只是偶尔帮忙几个版主回答一下自己懂的问题，想帮 ...
neyo.zhong 发表于 2011-9-14 09:33

您还技术不行啊:L

只看该作者 · 2011-9-14 17:46

4# 冰清玉洁

呵呵，绝非自谦，和各位前辈比，差很多。
已通过邮件告知几位版主了，他们应该会在近期给出答复的。

1万 · 2011-9-15 07:56

谢谢 neyo.zhong弟 ~~~ :D

只看该作者 · 2011-9-15 11:14

很好,很强大,不过我向来不用库文件的.

只看该作者 · 2011-9-15 13:22

6# Cortex-M0

是谢谢您才对，呵呵

只看该作者 · 2011-9-15 13:50

很强！

2万 · 2011-9-19 09:24

真是个宝库，得顶

只看该作者 · 2011-9-19 11:31

本帖最后由 bananarer 于 2011-9-20 10:53 编辑

正确性稍微验证了一下没有仔细验证，应该OK, 主要测试了一下运行时间，运行的是12M 晶振
bcd8_hex(0x99)          4.2us
bcd32_hex(0x98765432)       29us
hex8_bcd(249)          5.6us
hex16_bcd(32249)       13.6us
hex32_bcd(12345678)       45.6us
mul8_16(123,45678)       6.1us
mul8_32(123,4567890)       10.1us
mul16(12345,45678)       9.5us
mul16_32(1234,567890)       15.4us
mul32(36789,98765)       21.4us
div16_8(54321,123)       5.6us
div16(54321,12345)       22us
div32_8(987654321,234)       11us
div32_16(987654321,12345) 88.8us
div32(987654321,123456)       73us
mod8(45,78)          3.4us
mod16_8(54321,123)       7us
mod16(45678,12345)       24.2us
mod32_8(987654321,234)       12.4us
mod32_16(987654321,12345) 89us
mod32(987654321,123456)       75us

1万 · 2011-9-20 05:58

呵呵！

斑竹速席挺快的，中颖速度更快~~~ :P

乘除法运算速度比普通51快多啦~~~

1万 · 2011-10-6 06:31

最后更新~~~

本《中颖MCU专用8-32位混合运算》库，增加了若干非常实用的，无符号、有符号定点多字节乘法、除法子程序库，还有一个特色就是，增加了无符号、有符号定点多字节除法同时取商和余数子程序库，对同时需要用到这两个参数的场合，极大地提高了运行速度，使用时只需在C程序中，插入如下头本件 global.h 即可。

已编译成外挂库形式，方便使用，清单如下：

/***************************************************************************************
Model  : global.h
Description : Head file of defining global variable.
Author  : CLR
Create Time : 2011-09-29
Version ID  : 1.3
用  途    ：中颖SH79/88/89F51系列MCU
作  者    ：许意义
21ic  ID ：LAOXU
中颖论坛 : bbs.21ic.com
****************************************************************************************/
#ifndef  _GLOBAL_H
#define  _GLOBAL_H

#pragma  MODDP2    // 打开中颖单片机双DPTR功能，加速数据传送
//#pragma  NOMODDP2 // 关闭中颖单片机双DPTR功能

/*--------------------------------------------------------------------------------------*/
/*    Resource - math.asm          */
/*--------------------------------------------------------------------------------------*/
extern  uint8 ascii_hex(uint8 value1);    //  1位 ASCII       --> 1位 HEX(低半字节)
extern  uint8 hex_ascii(uint8 value1);    //  1位 HEX(低半字节)--> 1位 ASCII
extern  uint8 bcd8_hex(uint8 value1);       //  8位 BCD --> 8位 HEX
extern uint16  bcd16_hex(uint16 value1);       // 16位 BCD -->16位 HEX
extern uint32  bcd32_hex(uint32 value1);       // 32位 BCD -->32位 HEX
extern  uint16 hex8_bcd(uint8 value1);       //  8位 HEX -->16位 BCD
extern uint32  hex16_bcd(uint16 value1);       // 16位 HEX -->32位 BCD
extern uint32  hex32_bcd(uint32 value1);       // 32位 HEX -->32位 BCD
extern  uint32  mul16_8(uint16 value1,uint8 value2);  // 16位* 8位-->32位(无符号二进制乘法)
extern  uint32  mul16(uint16 value1,uint16 value2); // 16位*16位-->32位(无符号二进制乘法)
extern  uint32  mul32_8(uint32 value1,uint8 value2);  // 32位* 8位-->32位(无符号二进制乘法)
extern  uint32  mul32_16(uint32 value1,uint16 value2);  // 32位*16位-->32位(无符号二进制乘法)
extern  uint32  mul32(uint32 value1,uint32 value2);    // 32位*32位-->32位(无符号二进制乘法)
extern uint16  div16_8(uint16 value1,uint8 value2); // 16位/ 8位-->16位(无符号二进制除法)
extern  uint16  div16(uint16 value1,uint16 value2); // 16位/16位-->16位(无符号二进制除法)
extern  uint32  div32_8(uint32 value1,uint8 value2);  // 32位/ 8位-->32位(无符号二进制除法)
extern  uint32  div32_16(uint32 value1,uint16 value2);  // 32位/16位-->32位(无符号二进制除法)
extern  uint32  div32(uint32 value1,uint32 value2);    // 32位/32位-->32位(无符号二进制除法)
extern uint8  mod16_8(uint16 value1,uint8 value2);  // 16位% 8位--> 8位(无符号二进制取余数)
extern uint16  mod16(uint16 value1,uint16 value2); // 16位%16位-->16位(无符号二进制取余数)
extern uint8 mod32_8(uint32 value1,uint8 value2); // 32位% 8位--> 8位(无符号二进制取余数)
extern uint16 mod32_16(uint32 value1,uint16 value2); // 32位%16位-->16位(无符号二进制取余数)
extern uint32 mod32(uint32 value1,uint32 value2);    // 32位%32位-->32位(无符号二进制取余数)
extern uint16  div16_8m(uint16 value1,uint8 value2,uint8 data *p); // 16位/ 8位-->16位(无符号二进制除法及取余数，8位余数存*p)
extern uint16  div16m(uint16 value1,uint16 value2,uint16 data *p); // 16位/16位-->16位(无符号二进制除法及取余数，16位余数存*p)
extern uint32  div32_8m(uint32 value1,uint8 value2,uint8 data *p); // 32位/ 8位--> 8位(无符号二进制除法及取余数，8位余数存*p)
extern uint32 div32_16m(uint32 value1,uint16 value2,uint16 data *p); // 32位/16位-->16位(无符号二进制除法及取余数，16位余数存*p)
extern uint32 div32m(uint32 value1,uint32 value2,uint32 data *p); // 32位/32位-->32位(无符号二进制除法及取余数，32位余数存*p)
extern  int32  smul16_8(int16 value1,int8 value2);    // 16位* 8位-->32位(有符号二进制补码乘法)
extern  int32  smul16(int16 value1,int16 value2);    // 16位*16位-->32位(有符号二进制补码乘法)
extern  int32  smul32_8(int32 value1,int8 value2);    // 32位* 8位-->32位(有符号二进制补码乘法)
extern  int32  smul32_16(int32 value1,int16 value2);    // 32位*16位-->32位(有符号二进制补码乘法)
extern  int32  smul32(int32 value1,int32 value2);    // 32位*32位-->32位(有符号二进制补码乘法)
extern int16  sdiv16_8(int16 value1,int8 value2);    // 16位/ 8位-->16位(有符号二进制补码除法)
extern  int16  sdiv16(int16 value1,int16 value2);    // 16位/16位-->16位(有符号二进制补码除法)
extern  int32  sdiv32_8(int32 value1, int8 value2);    // 32位* 8位-->32位(有符号二进制补码乘法)
extern  int32  sdiv32_16(int32 value1,int16 value2);    // 32位/16位-->32位(有符号二进制补码除法)
extern  int32  sdiv32(int32 value1,int32 value2);    // 32位/32位-->32位(有符号二进制补码除法)
extern int8 smod16_8(int16 value1,int8 value2);    // 16位% 8位--> 8位(有符号二进制补码取余数)
extern int16  smod16(int16 value1,int16 value2);    // 16位%16位-->16位(有符号二进制补码取余数)
extern int8 smod32_8(int32 value1,int8 value2);    // 32位% 8位--> 8位(有符号二进制补码取余数)
extern int16  smod32_16(int32 value1,int16 value2);    // 32位%16位-->16位(有符号二进制补码取余数)
extern int32  smod32(int32 value1,int32 value2);    // 32位%32位-->32位(有符号二进制补码取余数)
extern int16  sdiv16_8m(int16 value1,int8 value2,int8 data *p); // 16位/ 8位-->16位(有符号二进制除法及取余数，8位余数存*p)
extern int16  sdiv16m(int16 value1,int16 value2,int16 data *p); // 16位/16位-->16位(有符号二进制除法及取余数，16位余数存*p)
extern int32  sdiv32_8m(int32 value1,int8 value2,int8 data *p);  // 32位/ 8位--> 8位(有符号二进制除法及取余数，8位余数存*p)
extern int32  sdiv32_16m(int32 value1,int16 value2,int16 data *p); // 32位/16位-->16位(有符号二进制除法及取余数，16位余数存*p)
extern int32  sdiv32m(int32 value1,int32 value2,int32 data *p); // 32位/32位-->32位(有符号二进制除法及取余数，32位余数存*p)

extern  void  ld_pdata(int8 addr1, int8 addr2, int8 len); //  @PDATA --> @IDATA（len字节PDATA读入片内IDATA RAM）
extern  void  st_pdata(int8 addr1, int8 addr2, int8 len); //  @IDATA --> @PDATA（len字节片内IDATA RAM存入PDATA）

/*  中颖单片机C51定点库内部调用函数
extern  int32 st_r03_r47(void);          //  R0R1R2R3 ---> R4R5R6R7
extern  int16 neg(void);                   //  -(R6R7)  ---> R6R7
*/

/*  中颖单片机C51定点库、浮点库自动调用专用运算库函数，合适有效地插入了中颖SH79/88/89系列的特色----准16位乘除指令，对所有
关联到的无符号、有符号int型，无符号、有符号long型和 float型变量的乘除运算，均作了运算速度大幅度提升，为方便使用，以外
挂库形式加入，实行对C51内库自动替换，无缝嵌入，其中最具有特色的是float型的除法运算，用中颖SH79/88/89系列的准16位乘除指
令，代替原Keil C51的加减法模拟除法程序，大幅度地提升了原float型的除法的运算速度，解决了原51浮点除法特慢的通病。

extern uint16 imul(uint16 value1,uint16 value2);       // 16位*16位-->16位(无符号二进制乘法)
extern uint16  uidiv(uint32 value1,uint16 value2);    // 16位/16位-->16位(无符号二进制除法)
extern uint32 lmul(uint32 value1,uint32 value2);       // 32位*32位-->32位(无符号二进制乘法)
extern uint32  uldiv(uint32 value1,uint32 value2);    // 32位/32位-->32位(无符号二进制除法)
extern float fpmul(float value1, float value2);          // 二进制浮点数快速乘法
extern float fpdiv(float value1, float value2);          // 二进制浮点数快速除法
*/

#endif

1万 · 2011-10-6 06:34

还有一个特色是：

增加了最据山寨特色的《中颖快速浮点乘、除法程库》！！！

一、简介
浮点数的运算，一贯比定点数慢很多，在C51中，浮点数乘除法，由于缺少相适应指令，运算速度超级慢，比浮点数加减法，慢不是一个等级，极大的影响了51单片机的实时运算速度，本文中，依靠中颖SH79/88/89系列的特色----准16位乘除指令，对所有关联到的无符号、有符号int型，无符号、有符号long型和 float型变量的乘除运算，均作了运算速度大幅度提升，为方便使用，以外挂库形式加入，实行对C51内库自动替换，无缝嵌入。

其中最具有山寨特色的是float型的除法运算，便用中颖SH79/88/89系列的准16位乘除指令，经过简单的组合运算，代替原Keil C51的加减法模拟除法程序，大幅度地提升了原float型的除法的运算速度，解决了原51浮点除法特慢的通病。

二、便用说明
只需要在编译程序过程中国，加入《中颖专用乘除库》----MATH_SH88F51.LIB，其他什么事都不用干！在编译过程中实现自动替换原C51库函数，无缝嵌入。

三、友情提示
本《中颖专用乘除库》，仅适用于中颖SH79/88/89系列单片机，其他51单片机并不适用，由于Keil C51不支持中颖51单片机的软件仿真，所以必须要用中颖51单片机的硬件仿真或依靠中颖51单片机的实时运行，运算结果才能正确。