HWDIV硬件除法器底层揭秘，灵动MM32F0160新IP！

只看该作者 · 2023-6-30 11:32

本帖最后由春娇霹雳娃于 2023-6-30 11:31 编辑

#申请原创# @21小跑堂

1.简介
1.1 MiniBoard (MM32F0163D7P)
使用高性能的 Arm® Cortex-M0 为内核的 32 位微控制器，最高工作频率可达 72MHz，内置高速存储器，丰富的增强型 I/O 端口和多种外设。128KB Flash，16KB SRAM。1 个 I2C 接口、 1 个 I3C 从机接口，2 个 SPI 或 I2S 接口、 4 个 UART 接口、 1 个低功耗 UART。工作温度范围（环境温度）包含 -40℃ ∼ +85℃的工业级和 -40℃ ∼ +105℃ 的扩展工业级（尾缀 V）。适合于多种应用场合：工业物联网设备、PC 外设、电子门锁控制、医疗和保健设备、手持设备及游戏娱乐等。

电路原理图：

1.2 HWDIV简介
硬件除法器能自动执行有符号或者无符号的 32 位整数除法运算。

硬件除法单元包括 4 个 32 位数据寄存器，分别为被除数，除数，商和余数，可以做有符号或者无符号的 32 位除法运算
通过硬件除法控制寄存器 HWDIV_CR 的 USIGN 位可以选择是有符号除法还是无符号除法
每次写除数寄存器，会自动触发除法运算，在运算结束后，结果会写入到商和余数寄存器里。如果在运算结束前读商寄存器、余数寄存器或者状态寄存器，读操作会保持，直到当前运算结束才返回运算结果
如果除数为零，会产生溢出中断标志位
每次必须先初始化除数与被除数寄存器，才能读取商、余数、状态寄存器的值

HWDIV features:

32 位除数和被除数，输出 32 位的商和余数
如果除数为零，会产生溢出中断标志位
写除数寄存器自动执行除法运算
读商和余数寄存器时硬件自动等待运算结束

2.HWDIV底层
2.1 时钟
AHB1 总线的外设（RCC，HWDIV，GPIO 和 CRC）通过 AHB 互联矩阵与系统总线连接

2.2 寄存器
硬件除法单元包括 4 个 32 位数据寄存器，分别为被除数，除数，商和余数，可以做有符号或者无符号的 32 位除法运算。除数寄存器位 (Divisor data)，写完该寄存器后，自动触发除法运算。

除数为0时SR寄存器的状态：

3.HWDIV驱动搭建
使用以下API：

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<font face="Arial">void HWDIV_EnableUsignBit(HWDIV_Type * HWDIVx, bool isUSIGN)

void HWDIV_EnableInterrupt(HWDIV_Type * HWDIVx, bool enable)

bool HWDIV_GetOVFBit(HWDIV_Type * HWDIVx)

void HWDIV_ClearOVFBit(HWDIV_Type * HWDIVx)

bool HWDIV_GetUSIGNBit(HWDIV_Type * HWDIVx)

int32_t HWDIV_CalcSign(HWDIV_Type * HWDIVx,int32_t dvdr,int32_t dvsr)

int32_t HWDIV_GetRMDRBitsSign(HWDIV_Type * HWDIVx)

uint32_t HWDIV_CalcUsign(HWDIV_Type * HWDIVx,uint32_t dvdr,uint32_t dvsr)

uint32_t HWDIV_GetRMDRBitsUsign(HWDIV_Type * HWDIVx)</font>

使能无符号除法：

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<font face="Arial">/* Enable unsigned division. */

void HWDIV_EnableUsignBit(HWDIV_Type * HWDIVx, bool isUSIGN){

    if(isUSIGN){

        /* Unsigned division. */

        HWDIVx->CR |= HWDIV_CR_USIGN_MASK;}

    else{

        /* Signed division. */

        HWDIVx->CR &= (0xFFFFFFFFU & ~HWDIV_CR_USIGN_MASK);}}</font>

计算无符号除法：

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<font face="Arial">/* Count the unsigned number. */

uint32_t HWDIV_CalcUsign(HWDIV_Type * HWDIVx,uint32_t dvdr,uint32_t dvsr){

    HWDIVx->DVDR = dvdr;

    HWDIVx->DVSR = dvsr;



    if(HWDIVx->SR & HWDIV_SR_OVF_MASK){

        return 0xFFFFFFFFU;}

    else{

        return HWDIVx->QUOTR;}}</font>

获取无符号除法余数：

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<font face="Arial">/* Get the unsigned remainder. */

uint32_t HWDIV_GetRMDRBitsUsign(HWDIV_Type * HWDIVx){

    return (uint32_t)HWDIVx->RMDR;}</font>

4.HWDIV样例
连续除法样例
主函数：

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<font face="Arial">int main(void){

    uint32_t a,b;



    BOARD_Init();



    HWDIV_EnableUsignBit(HWDIV,true);

    HWDIV_EnableInterrupt(HWDIV,false);



    printf("\r\nhwdiv_basic example.\r\n");



    a = HWDIV_CalcUsign(HWDIV,12,0);

    b = HWDIV_GetRMDRBitsUsign(HWDIV);



    if( HWDIV_GetOVFBit(HWDIV) ){

        HWDIV_ClearOVFBit(HWDIV);}



    printf("\r\nquotient = %u, remainder = %u\r\n", (unsigned)a, (unsigned)b);



    a = HWDIV_CalcUsign(HWDIV,12,6);

    b = HWDIV_GetRMDRBitsUsign(HWDIV);



    printf("\r\nquotient = %u, remainder = %u\r\n", (unsigned)a, (unsigned)b);



    a = HWDIV_CalcUsign(HWDIV,22,5);

    b = HWDIV_GetRMDRBitsUsign(HWDIV);



    printf("\r\nquotient = %u, remainder = %u\r\n", (unsigned)a, (unsigned)b);



    while (1){}}</font>