请问有谁知道CORTEX-M4的FPU单元应用有哪些吗？

本帖最后由 一只耳朵怪 于 2018-6-7 14:29 编辑




近年，在Cortex-M3之后ARM公司又推出Cortex-M4内核，和之前的M3内核的区别之一就是M4带一个单精度浮点运算单元(PFU)。本文就FPU单元进行一个简单介绍，帮助工程师更快的理解FPU单元。

• Cortext-M系列内核的指令集
  

从ARM公司发布的白皮书看，Cortex-M系列内核的指令集如下图所示:


从上图可以看出，Corte-M系列的指令是向下兼容的，M0/M1的指令最少，M0/M1 和M3的指令都使用于M4的芯片。
Cortex-M4的指令集分两部分，一部分是在M3的指令集外增加了一些扩展功能。另一部即上图中粉红色部分，就是用于FPU单元的单精度浮点运算指令。这部分指令都是用V-开头的汇编指令，仅在FPU功能被使能时使用。
需要注意的是FPU单元是指的芯片上的一个独立于CPU处理的浮点运算单元，整个单元在大多数厂家的芯片中都是可以被使能和关闭的。相对于芯片，编译器也设置了相应的FPU功能开启/关闭的选项，在编译时需要告诉编译器是否开启FPU功能。编译器一旦开启FPU功能，在处理单精度浮点运算的语句时就会用带V-开头的汇编指令进行编译。
如果编译器使能了FPU功能，而芯片未开启FPU单元，程序运行到浮点语句时就会出现异常。相反，如果编译器未使能FPU功能，芯片即使开启了FPU单元，程序还是会按照未使能FPU的代码进行处理。

• 编译器中的FPU功能使能
  

以KEIL为例，在创建一个CORTEX-M4的工程后，在工程的options for target “XXX” 窗口的Target页面中选择是否开启fpu功能。如下图所示:

001.	static float fDat1  = 0.0;
002.	static float fDat2  = 0.01;
003.	//******************************************
004.	// fpu test.
005.	//******************************************
006.	int main(void)
007.	[
008.	int i;
009.	FPUEnable();
010.	FPUStackingEnable();
011.	for (i = 0; i <100; i++)
012.	[
013.	fDat1 = fDat1 + fDat2;
014.
015.

MOVS	r0, #0x00
VLDR	s0,   [r1,#0x04]
VLDR	s1,   [r1,#0x00]
ADDS	r0, r0, #1
CMP	r0, #0x64
VADD.F32	s1,s1,s0
VSTR	s1,   [r1, #0x00]
BLF	0x00000316

MOVS	r4, #0x00
LDR	r6, [r5,#0x04]
LDR	r0, [r5, #0x00]
MOV	r1, r6
BL.W	__aeabi_fadd(0x0000029C)
ADDS	r4, r4, #1
STR	r0, [r5, #0x00]
CMP	r4, #0x64
BLT	0x00000430