如何使用STM32F4的DSP库
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发布时间：2022-04-22 12:26
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时间：2023-05-18 08:08
浮点数
运算时，定点CPU就遇到大难题了。对于32位单片机，利用Q化处理能发挥他本身的性能，但是精度和速度仍然不会提高很多。
现在设计出了一个新的CPU，叫做FPU，这个芯片专门处理浮点数的运算，这样处理器就将整点数和浮点数分开来处理，整点数交由定点CPU处理而浮点数交由FPU处理。我们见到过TI的DSP，还有
STM32F4
系列的带有DSP功能的
微控制器
。前者笔者没有用过，不作评论，而后者如果需要用到FPU的
浮点运算
功能，必须要进行一些必要的设置。
首先，由于浮点运算在FPU中进行，所以首先应该
使能
FPU运行。在system_init()中，定义__FPU_PRESENT和__FPU_USED
/*
FPU
settings
------
------------------------------------------------------*/
#if
(__FPU_PRESENT
==
1)&&
(__FPU_USED
==
1)
SCB->CPACR
|=
((3UL<<
10*2)|(3UL
<<
11*2));
/*set
CP10
and
CP11
Full
Access
*/
#endif
这样就使能了FPU。
对于上述改变，当程序中出现这种简单的
加减乘除运算
FPU就起作用了。但是对于复杂的如三角运算、
开方
运算等，我们就需要加入math.h
头文件
。但是如果单纯的加入他，那么Keil会自动调用内部的math.h，该头文件是针对
ARM处理器
的，专门用于定点CPU和标准算法（IEEE-754）。对于使用了FPU的STM32F4是没有任何作用的。所以，需要将math.h换成ST的库，即arm_math.h。在该头文件中，涉及到另一个文件core_cmx.h（x=0、3、4），当然了，如同STM32F1系列一样，在工程中加入core_cm4.h即可。
到这里，算是全部设置完毕，之差最后一步，调用！但是别小看了这一步，因为如果调用的不正确，全面的设置就白费了。在使用
三角函数
如sin()、cos()时不要直接写如上形式，因为他们函数的名字来自于math.h，所以你调用的仍旧是Keil库中的标准math.h。要使用arm_math.h中的arm_sin_f32()函数（见Line.5780，
原函数
见DSP_Lib\Source\FastMathFunctions），可以看到他利用的是
三次样条插值法
快速
求值
（见Line.263
/*
Cubic
interpolation
process
*/）。
注意一下例外函数，sqrt()，在arm_math.h中为arm_sqrt_f32()。使用他的时候需要同时开启#if(__FPU_USED
==
1)
&&
defined
(
__CC_ARM
)才行，切记！还可以发现开方函数还有q15和q31之分，我想他们的区别就是精度的问题，但是他们没有应用FPU来计算，说白了就是利用0x5f3759df这个数进行快速开方，大家如果对这个数很陌生，查阅
http://en.wikipedia.org/wiki/Fast_inverse_square_root
。不过他的处理可能有些不同。
