[STM32F4] Keil 中使用 STM32F4xx 硬件浮点单元

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 楼主| LEDyyds 发表于 2021-11-9 10:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
一.前言
有工程师反应说 Keil 下无法使用 STM32F4xx 硬件浮点单元, 导致当运算浮点时运算时间过长,还有 一些人反应不知如何使
用芯片芯片内部的复杂数**算,比如三角函数运算。针对这个部分本文将详 细介绍如何使用硬件浮点单元以及相关数**
算。  

 楼主| LEDyyds 发表于 2021-11-9 10:38 | 显示全部楼层
二.问题产生原因
1. ------对于Keil MDK Version 5 版本, 编译器已经完全支持STM32F4xx 的FPU( 浮点运算单元), 可以直接 使用芯
片内部的浮点运算单元。
2. ------对于Keil MDK Version 4 版本, 高版本v4, 比如当前keil 官网可下载的v4.74.0.0 版本也已经支持 FPU, 可以直
接使用芯片内部浮点运算。但如果使用低版本 v4, 如 v4.23.0.0 版本, 则需要对软件进行相应 设置。  

 楼主| LEDyyds 发表于 2021-11-9 10:40 | 显示全部楼层
三. 如何解决问题
1. 查看手头 Keil 版本是否支持 FPU,最简单办法是进入 Keil 调试界面直接查看 0xE000ED88 地址单元数据, 如果为
0x00F00000, 则说明已经支持 FPU,如下图所示:  

627346189df6434386.png
2. 如果0xE000ED88 地址数据为0x00000000,则需要做如下操作:
a. 在 system_stm32f4xx.c 文件中的 systeminit()函数里面添加如下代码
  1. /* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
  2. #if ( FPU_PRESENT == 1) && ( FPU_USED == 1)
  3. SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2)); /* set CP10 and CP11 Full Access */
  4. #endif
b. 在工程选项( Project->Options for target "XXXX")中的 C/C++选项卡的 Define 中加入如下的语句, 见下图所示
  1. FPU_PRESENT=1, FPU_USED =1。
98056189df9994933.png
c. 这样编译时就加入了启动FPU 的代码, CPU 也就能正确高效的使用FPU 进行简单的加减乘除了。


 楼主| LEDyyds 发表于 2021-11-9 10:42 | 显示全部楼层
3. 进一步说明使用芯片复杂数**算使用
对于复杂运算,比如三角函数,开方等运算,需要如下设置:
a. 包含 arm_math.h 头文件。
b. 在工程选项的 C/C++选项卡的 define 中继续加入语句 ARM_MATH_CM4。
c. 在工程选项的 C/C++选项卡的 define 中继续加入语句 CC_ARM。
以使用 sin, cos 运算举例,需要调用 arm_sin_f32()以及 arm_cos_f32(),这两个函数定义在 arm_sin_f32.c 和
arm_cos_f32.c 中,需要在工程中加入这两个 c 文件。
在 ST 库文件包中的文件目录如下:
  1. \stm32f4_dsp_stdperiph_lib\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0\Libraries\CMSIS\DSP_Lib\Sou
  2. rce\FastMathFunctions
在keil安装目录下的文件目录如下:
  


  1. \Keil\ARM\CMSIS\DSP_Lib\Source\FastMathFunctions
当用到更多数**算, 如开根号,三角运算,求绝对值等等,客户也可以直接在工程中加入 ARM 中 的数**算库
arm_cortexM4lf_math.lib,而不需要一个个文件的添加,
在ST库文件包中的目录如下:
  1. \stm32f4_dsp_stdperiph_lib\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0\Libraries\CMSIS\Lib\ARM
在 keil 安装目录下的文件目录如下:
  1. Keil\ARM\CMSIS\Lib\ARM
468036189dffa56e07.png
 楼主| LEDyyds 发表于 2021-11-9 10:43 | 显示全部楼层
四. 结语
从测试效果看当使用了硬件浮点运算单元,数学计算变得简单高效,可以留给系统更多时间处理其他 控制程序, 有效提升
系统效率,节省时间。
  

renzheshengui 发表于 2021-12-6 11:28 | 显示全部楼层
不知道iar会有这种现象吗
keaibukelian 发表于 2021-12-6 11:30 | 显示全部楼层
占用的资源多吗
labasi 发表于 2021-12-6 11:32 | 显示全部楼层
非常的简洁高效啊
paotangsan 发表于 2021-12-6 11:33 | 显示全部楼层
本身有这个资源吗
tpgf 发表于 2021-12-6 11:55 | 显示全部楼层
直接这样调用会不会浪费资源呢
wakayi 发表于 2021-12-6 11:56 | 显示全部楼层
在iar中如何设置呢
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