教你如何使用STM32F4的DSP库

我们平常所使用的CPU为定点CPU，意思是进行整点数值运算的CPU。当遇到形如1.1+1.1的浮点数运算时，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，前面的设置就白费了。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。

另外还有很多DSP的函数都在DSP_Lib\Source中，有兴趣的自己研究吧。