關(guān)于在ARM MDK 中使用STM32F4xx 硬件浮點(diǎn)單元

有工程師反應(yīng)說(shuō)Keil 下無(wú)法使用STM32F4xx 硬件浮點(diǎn)單元， 導(dǎo)致當(dāng)運(yùn)算浮點(diǎn)時(shí)運(yùn)算時(shí)間過長(zhǎng)，還有一些人反應(yīng)不知如何使用芯片芯片內(nèi)部的復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算，比如三角函數(shù)運(yùn)算。針對(duì)這個(gè)部分本文將詳細(xì)介紹如何使用硬件浮點(diǎn)單元以及相關(guān)數(shù)學(xué)運(yùn)算。

二．問題產(chǎn)生原因
1. ------對(duì)于Keil MDK Version 5 版本， 編譯器已經(jīng)完全支持STM32F4xx 的FPU（浮點(diǎn)運(yùn)算單元），可以直接
使用芯片內(nèi)部的浮點(diǎn)運(yùn)算單元。
2. ------對(duì)于Keil MDK Version 4 版本， 高版本v4，比如當(dāng)前keil 官網(wǎng)可下載的v4.74.0.0 版本也已經(jīng)支持
FPU，可以直接使用芯片內(nèi)部浮點(diǎn)運(yùn)算。但如果使用低版本v4，如v4.23.0.0 版本， 則需要對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)
設(shè)置。

三. 如何解決問題
1. 查看手頭Keil 版本是否支持FPU，最簡(jiǎn)單辦法是進(jìn)入Keil 調(diào)試界面直接查看0xE000ED88 地址單元數(shù)據(jù)，
如果為0x00F00000， 則說(shuō)明已經(jīng)支持FPU，如下圖所示：

2. 如果0xE000ED88地址數(shù)據(jù)為0x00000000，則需要做如下操作：
a. 在system_stm32f4xx.c文件中的systeminit()函數(shù)里面添加如下代碼：

/* FPU settings------------------------------------------------------------*/
#if (__FPU_PRESENT == 1) &&(__FPU_USED == 1)
SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL<< 11*2)); /* set CP10 and CP11 Full Access */
#endif

b. 在工程選項(xiàng)（Project->Optionsfor target "XXXX"）中的C/C++選項(xiàng)卡的Define 中加入如下的語(yǔ)句，
見下圖所示：
__FPU_PRESENT=1,__FPU_USED =1。

c. 這樣編譯時(shí)就加入了啟動(dòng)FPU 的代碼，CPU 也就能正確高效的使用FPU 進(jìn)行簡(jiǎn)單的加減乘除了。
3. 進(jìn)一步說(shuō)明使用芯片復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算使用
對(duì)于復(fù)雜運(yùn)算，比如三角函數(shù)，開方等運(yùn)算，需要如下設(shè)置：
a. 包含arm_math.h頭文件。
b. 在工程選項(xiàng)的C/C++選項(xiàng)卡的define 中繼續(xù)加入語(yǔ)句ARM_MATH_CM4。
c. 在工程選項(xiàng)的C/C++選項(xiàng)卡的define 中繼續(xù)加入語(yǔ)句__CC_ARM。
以使用sin，cos 運(yùn)算舉例，需要調(diào)用arm_sin_f32()以及arm_cos_f32()，這兩個(gè)函數(shù)定義在
arm_sin_f32.c 和arm_cos_f32.c中，需要在工程中加入這兩個(gè)c 文件。
* 在 ST 庫(kù)文件包中的文件目錄如下：
stm32f4_dsp_stdperiph_libSTM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0LibrariesCMSISDSP_LibSou
rceFastMathFunctions
* 在keil 安裝目錄下的文件目錄如下：
KeilARMCMSISDSP_LibSourceFastMathFunctions
當(dāng)用到更多數(shù)學(xué)運(yùn)算， 如開根號(hào)，三角運(yùn)算，求絕對(duì)值等等，客戶也可以直接在工程中加入ARM 中的數(shù)學(xué)運(yùn)算庫(kù)arm_cortexM4lf_math.lib，而不需要一個(gè)個(gè)文件的添加，
* 在 ST 庫(kù)文件包中的目錄如下：
STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.6.0STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.6.0LibrariesCMSISLibARM
* 在keil 安裝目錄下的文件目錄如下：
KeilARMCMSISLibARM

四.結(jié)語(yǔ)

從測(cè)試效果看當(dāng)使用了硬件浮點(diǎn)運(yùn)算單元，數(shù)學(xué)計(jì)算變得簡(jiǎn)單高效，可以留給系統(tǒng)更多時(shí)間處理其他控制程序，有效提升系統(tǒng)效率，節(jié)省時(shí)間。