转Keil 中使用 STM32F4xx 硬件浮点单元

Keil 中使用 STM32F4xx 硬件浮点单元
一.前言
有工程师反应说 Keil 下无法使用 STM32F4xx 硬件浮点单元， 导致当运算浮点时运算时间过长，还有 一些人反应不知如何使
用芯片芯片内部的复杂数学运算，比如三角函数运算。针对这个部分本文将详 细介绍如何使用硬件浮点单元以及相关数学运
算。
二．问题产生原因
1. ------对于Keil MDK Version 5 版本， 编译器已经完全支持STM32F4xx 的FPU（浮点运算单元）， 可以直接 使用芯
片内部的浮点运算单元。
2. ------对于Keil MDK Version 4 版本， 高版本v4， 比如当前keil 官网可下载的v4.74.0.0 版本也已经支持 FPU， 可以直
接使用芯片内部浮点运算。但如果使用低版本 v4， 如 v4.23.0.0 版本， 则需要对软件进行相应 设置。
三. 如何解决问题
1. 查看手头 Keil 版本是否支持 FPU，最简单办法是进入 Keil 调试界面直接查看 0xE000ED88 地址单元数据， 如果为
0x00F00000， 则说明已经支持 FPU，如下图所示：
2. 如果0xE000ED88 地址数据为0x00000000，则需要做如下操作：
a. 在 system_stm32f4xx.c 文件中的 systeminit()函数里面添加如下代码

b. 在工程选项（Project->Options for target "XXXX"）中的 C/C++选项卡的 Define 中加入如下的语句， 见下图所示：

/* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
#if ( FPU_PRESENT == 1) && ( FPU_USED == 1)
SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2)); /* set CP10 and CP11 Full Access */
#endif
FPU_PRESENT=1, FPU_USED =1。
c. 这样编译时就加入了启动FPU 的代码， CPU 也就能正确高效的使用FPU 进行简单的加减乘除了。
3. 进一步说明使用芯片复杂数学运算使用
对于复杂运算，比如三角函数，开方等运算，需要如下设置：
a. 包含 arm_math.h 头文件。
b. 在工程选项的 C/C++选项卡的 define 中继续加入语句 ARM_MATH_CM4。
c. 在工程选项的 C/C++选项卡的 define 中继续加入语句 CC_ARM。
以使用 sin， cos 运算举例，需要调用 arm_sin_f32()以及 arm_cos_f32()，这两个函数定义在 arm_sin_f32.c 和
arm_cos_f32.c 中，需要在工程中加入这两个 c 文件。
在 ST 库文件包中的文件目录如下：

在keil安装目录下的文件目录如下：

当用到更多数学运算， 如开根号，三角运算，求绝对值等等，客户也可以直接在工程中加入 ARM 中 的数学运算库
arm_cortexM4lf_math.lib，而不需要一个个文件的添加，
在ST库文件包中的目录如下：
在 keil 安装目录下的文件目录如下：
\stm32f4_dsp_stdperiph_lib\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0\Libraries\CMSIS\DSP_Lib\Sou
rce\FastMathFunctions
\Keil\ARM\CMSIS\DSP_Lib\Source\FastMathFunctions
\stm32f4_dsp_stdperiph_lib\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.1.0\Libraries\CMSIS\Lib\ARM
Keil\ARM\CMSIS\Lib\ARM
四. 结语
从测试效果看当使用了硬件浮点运算单元，数学计算变得简单高效，可以留给系统更多时间处理其他 控制程序， 有效提升
系统效率，节省时间。