關于在ARM MDK 中使用STM32F4xx 硬件浮點單元

一. 前言
有工程師反應說Keil 下無法使用STM32F4xx 硬件浮點單元， 導致當運算浮點時運算時間過長，還有一些人反應不知如何使用芯片芯片內(nèi)部的復雜數(shù)學運算，比如三角函數(shù)運算。針對這個部分本文將詳細介紹如何使用硬件浮點單元以及相關數(shù)學運算。

二．問題產(chǎn)生原因
1. ------對于Keil MDK Version 5 版本， 編譯器已經(jīng)完全支持STM32F4xx 的FPU（浮點運算單元），可以直接
使用芯片內(nèi)部的浮點運算單元。
2. ------對于Keil MDK Version 4 版本， 高版本v4，比如當前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)部浮點運算。但如果使用低版本v4，如v4.23.0.0 版本， 則需要對軟件進行相應
設置。

三. 如何解決問題
1. 查看手頭Keil 版本是否支持FPU，最簡單辦法是進入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（Project->Optionsfor target "XXXX"）中的C/C++選項卡的Define 中加入如下的語句，
見下圖所示：
__FPU_PRESENT=1,__FPU_USED =1。

c. 這樣編譯時就加入了啟動FPU 的代碼，CPU 也就能正確高效的使用FPU 進行簡單的加減乘除了。
3. 進一步說明使用芯片復雜數(shù)學運算使用
對于復雜運算，比如三角函數(shù)，開方等運算，需要如下設置：
a. 包含arm_math.h頭文件。
b. 在工程選項的C/C++選項卡的define 中繼續(xù)加入語句ARM_MATH_CM4。
c. 在工程選項的C/C++選項卡的define 中繼續(xù)加入語句__CC_ARM。
以使用sin，cos 運算舉例，需要調(diào)用arm_sin_f32()以及arm_cos_f32()，這兩個函數(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c 文件。
* 在 ST 庫文件包中的文件目錄如下：
\stm32f4_dsp_stdperiph_lib\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0\Libraries\CMSIS\DSP_Lib\Sou
rce\FastMathFunctions
* 在keil 安裝目錄下的文件目錄如下：
\Keil\ARM\CMSIS\DSP_Lib\Source\FastMathFunctions
當用到更多數(shù)學運算， 如開根號，三角運算，求絕對值等等，客戶也可以直接在工程中加入ARM 中的數(shù)學運算庫arm_cortexM4lf_math.lib，而不需要一個個文件的添加，
* 在 ST 庫文件包中的目錄如下：
\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.6.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.6.0\Libraries\CMSIS\Lib\ARM
* 在keil 安裝目錄下的文件目錄如下：
\Keil\ARM\CMSIS\Lib\ARM

四.結(jié)語

從測試效果看當使用了硬件浮點運算單元，數(shù)學計算變得簡單高效，可以留給系統(tǒng)更多時間處理其他控制程序，有效提升系統(tǒng)效率，節(jié)省時間。

STM32/STM8

意法半導體/ST/STM