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wfmjj 发表于 2014-4-1 10:02:48

【MCU实战经验】+STM32F4 的FPU 的配置

STM32F4 的FPU 的配置
编译环境为EWARM-6601
首先看下面一段代码：来自core_cm4.h文件
/*!< __FPU_USED to be checked prior to making use of FPU specific registers and functions */
#if defined ( __CC_ARM )
  #if defined __TARGET_FPU_VFP
    #if (__FPU_PRESENT == 1)
      #define __FPU_USED       1
    #else
      #warning "Compiler generates FPU instructions for a device without an FPU (check __FPU_PRESENT)"
      #define __FPU_USED       0
    #endif
  #else
    #define __FPU_USED         0
  #endif
 
#elif defined ( __ICCARM__ )                     //IAR编译工具的开关
  #if defined __ARMVFP__                      //要求编译出的文件使用FPU功能
    #if (__FPU_PRESENT == 1)                 //检查是否有FPU功能
      #define __FPU_USED       1
    #else
      #warning "Compiler generates FPU instructions for a device without an FPU (check __FPU_PRESENT)"
      #define __FPU_USED       0
    #endif
  #else
    #define __FPU_USED         0
  #endif
 
#elif defined ( __GNUC__ )
  #if defined (__VFP_FP__) && !defined(__SOFTFP__)
    #if (__FPU_PRESENT == 1)
      #define __FPU_USED       1
    #else
      #warning "Compiler generates FPU instructions for a device without an FPU (check __FPU_PRESENT)"
      #define __FPU_USED       0
    #endif
  #else
    #define __FPU_USED         0
  #endif
 
#elif defined ( __TASKING__ )
    /* add preprocessor checks to define __FPU_USED */
    #define __FPU_USED         0
#endif
这里针对各种工具链设置了相应的条件编译选项，这里只说IAR的，其他工具链的用户请参考本文自行修改.
最上层的开关是 __CC_ARM 这个宏，很明显这个开关是针对MDK工具的，同理IAR工具的开关就叫做 __ICCARM__ 了；
然后一个开关就是__ARMVFP__ 了，这个开关要求编译出的文件使用FPU功能，但是m4的FPU并不是必装设备，某些厂家可能会不装这个东西，所以需要检查是否有FPU，即 __FPU_PRESENT 这个开关。在core_cm4.h中有这样的代码：
#ifndef __FPU_PRESENT
    #define __FPU_PRESENT             0
    #warning "__FPU_PRESENT not defined in device header file; using default!"
  #endif
 
  #ifndef __MPU_PRESENT
    #define __MPU_PRESENT             0
    #warning "__MPU_PRESENT not defined in device header file; using default!"
  #endif
由上述代码可以知道CMSIS默认的定义是没有FPU的，所以需要我们手动添加FPU存在的定义
#define  __FPU_PRESENT         1
这样FPU存在与否的检查就通过了，所以后面就自动定义了 __FPU_USED 这一开关。因此就有了下面的定义
#define __FPU_USED       1
因为m4增加了FPU(单精度浮点数)，所以很多数学函数都应该用m4专用的，优化过的，而不是之前的通用函数。
打开arm_math.h文件
* Each library project have differant pre-processor macros.
   *
   * ARM_MATH_CMx:
   * Define macro ARM_MATH_CM4 for building the library on Cortex-M4 target,
* ARM_MATH_CM3 for building library on Cortex-M3 target
   * and ARM_MATH_CM0 for building library on cortex-M0 target.
   *
   * ARM_MATH_BIG_ENDIAN:
   * Define macro ARM_MATH_BIG_ENDIAN to build the library for big endian targets. By default library builds for little endian targets.
   *
   * ARM_MATH_MATRIX_CHECK:
   * Define macro for checking on the input and output sizes of matrices
   *
   * ARM_MATH_ROUNDING:
   * Define macro for rounding on support functions
   *
   * __FPU_PRESENT:
   * Initialize macro __FPU_PRESENT = 1 when building on FPU supported Targets. Enable this macro for M4bf and M4lf libraries
以上代码说明：要用ARM的数学函数得定义ARM_MATH_CMx即得有下面的定义
#define   ARM_MATH_CM4
如果你想使用STM32F4的FPU功能而又不想管Project中的设置那么使用下面的代码：
 
 
#define    __FPU_PRESENT 1                // FPU开关
 
#ifndef   __ARMVFP__                    //要求在生成的代码中使用FPU
#define   __ARMVFP__
#endif
 
#ifndef    ARM_MATH_CM4               //要求使用m4的数学库函数
#define   ARM_MATH_CM4
#endif
也可以在软件中开FPU功能IAR的设置如下：

MDK中的设置如下

对于Cortex-M0或者M3处理器类型，由于没有FPU因此无法直接进行浮点运算，只能将浮点数进行Q规格化 (q7、 q15或Q31)处理，如开平方运算： M0/M3只能通过迭代法 （ 标准数学函数库 ） 计算，而M4直接调用VSQRT指令完成。
DSP_Lib的文件结构

事实上arm_math.h文件中的定义就为源文件组使用的。 因此在将源文件组编译为库时，在应用工程中添加这个库和arm_math.h即可访问所有DSP库功能。也可以根据需要只添加arm_math.h和需要的源文件，以缩短程序长度。
(1)   BasicMathFunctions源文件组
提供浮点数的各种基本运算函数，如加减乘除等运算。对于M0/M3只能用Q运算，即文件夹下以 _q7、_q15和 _q31结尾的文件；而M4能直接硬件浮点计算，属于文件夹下以 _f32结尾的文件。
(2)   CommonTables源文件组
     arm_common_tables.c文件提供位翻转或相关参数表。
(3)   ComplexMathFunctions源文件组
复数数学功能，如向量处理，求模运算的。
(4)   ControllerFunctions源文件组
控制功能，主要为PID控制函数。arm_sin_cos_f32/-q31.c函数提供360点正余弦函数表和任意角度的正余弦函数值计算功能。
(5)   FastMathFunctions源文件组
快速数学功能函数， 提供256点正余弦函数表和任意角度的正余弦函数值计算功能，和Q值开平方运算：
Arm_cos_f32/_q15/_q31.c：提供256点余弦函数表和任意角度余弦值计算功能。
Arm_sin_f32/_q15/_q31.c：提供256点正弦函数表和任意角度正弦值计算功能。
Arm_sqrt_q15/q31.c ：提供迭代法计算平方根的函数。
对于M4的平方根运算，通过执行VSQRT指令完成。
(6)   FilteringFunctions源文件组
滤波函数功能，主要为FIR和LMS （最小均方根）滤波函数。
(7)   MatrixFunctions源文件组
矩阵处理函数。
(8)   StatisticsFunctions源文件组
统计功能函数，如求平均值、计算RMS 、计算方差 / 标准差等。
(9)   SupportFunctions源文件组
支持功能函数，如数据拷贝， Q格式和浮点格式相互转换， Q任意格式相互转换。
(10)             TransformFunctions源文件组
变换功能，包括复数FFT （ CFFT） / 复数FFT逆运算 （ CIFFT） 、 实数FFT （RFFT） / 实数FFT逆运算（RIFFT ） 、和DCT （离散余弦变换）和配套的初始化函数。
在IAR的环境下运行一个简单的浮点运算：
主函数如下：

 
 
通过IAR软件Terminal I/O 窗口观察的输出结果

 

feel-376797 发表于 2014-5-6 21:21:38

RE:【MCU实战经验】+STM32F4 的FPU 的配置

谢谢楼主分享！:D

watershade 发表于 2015-7-19 22:40:45

楼主为什么keil V5没有FPU的那个选项？如图：

MrLi... 发表于 2016-9-22 15:05:33

楼主，你好我配置后出现这个错误
../Drivers/CMSIS/Include/core_cm4.h(129): error:#35: #error directive: "Compiler generates FPU instructions for a device without an FPU (check __FPU_PRESENT)"
什么情况，求解，谢谢

peter001 发表于 2016-11-1 01:08:45

fpu是不是编译器会自动调用

高二毛 发表于 2016-11-1 08:30:10

好资料，谢谢分享。

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