[经验分亨] 使用Keil仿真K60系列浮点运算单元(转)

2020-02-21 21:35发布

K60的浮点运算单元是个可选的部件,由于我拿到的K60还不支持FPU,所以下面涉及到的浮点调试只能用仿真的方式进行。

一、不使用K60的浮点运算单元。
在默认情况下,K60的浮点单元并没有被打开,一切浮点运算还是软件浮点。
①打开Keil uVision4,新建工程,选择保存路径,选择器件,找到Freescale Semiconductor,展开,在最下面选择MK60X256VMD100。程序问你是否添加这个系列的启动代码到工程中,选择 是(如果没有出现这个选项,可以自己在Keil的安装目录里找,自己添加,其路径为C:KeilARMStartupFreescaleK60)。这时一个新的工程就建好了,默认增加了startup_MK60N512MD100.s这个启动文件。
②测试浮点运算。我们可以新建一个C文件,用来测试浮点运算使用的是软浮点还是硬浮点。新建c文件里的代码可以如下:

int main(void)
{
    float a=3.14259265357,b=12.98635463738,result;
    result=a*b*b;
    return result;
        }

extern void SystemInit(void)
{
    int a=1;
    while(a) a--;
}

其中void SystemInit(void)这个函数是为了满足启动文件startup_MK60N512MD100.s中对SystemInit的调用,本来是对器件的初始化,这里只是做测试用,没有实际内容。(如果要得到完整的系统初始化函数,可以到Keil路径C:KeilARMStartupFreescaleK60下找到system_MK60N512MD100.c,K60的头文件可以去Keil官方下载:http://www.keil.com/dd/chip/5359.htm)。  然后全部编译,进入调试状态,这里默认进入的是仿真调试。
在生成的汇编代码中我们可以看到以下内容:

0x000002B0 E92D41F0  PUSH          {r4-r8,lr}
     3:         float a=3.14259265357,b=12.98635463738,result;
0x000002B4 480D      LDR           r0,[pc,#52]  ; @0x000002EC
0x000002B6 4604      MOV           r4,r0
0x000002B8 480D      LDR           r0,[pc,#52]  ; @0x000002F0
0x000002BA 4605      MOV           r5,r0
     4:         result=a*b*b;
0x000002BC 4629      MOV           r1,r5
0x000002BE 4620      MOV           r0,r4
0x000002C0 F000F8A6  BL.W          _fmul (0x00000410)


可以看到,生成的汇编代码并没有使用浮点指令(一般是以V打头),进行乘法运算是调用在0x00000410处的_fmul函数来实现的,找到_fmul这个函数,可以发现进行浮点运算是用软件模拟的方式。

二、使用K60的浮点运算单元。
对于内部有浮点运算单元的K60,不使用FPU就是一种资源浪费,所以要开启它。由于默认并没有开启FPU运算,所以这里还有点小小的麻烦。
退出调试状态,在菜单中选择file--Device Database...,打开器件数据库,找到 Freescale Semiconductor--MK60X256VMD100 双击,在Options:中第一行后面添加空格,后面加入FPU2,这一行的最后变为CPUTYPE("Cortex-M4") ESEL ELITTLE FPU2,点击Update,再点击close关闭。 这样这个器件就修改好了。(注:为了防止把数据库中的器件搞乱,可以自己新建一个分类,增加一个器件,把K60这个器件的内容统统拷进这个新建的器件里,再在这个器件里面修改其属性)
器件修改完以后,可以再新建一个Keil工程,跟前面一样,选择被修改过的K60,添加启动代码,添加上面的main函数。这时我们可以打开工程属性窗口,看里面的设置:
Project--Options for Target 'Target1'...(或者直接按Alt+F7),在Target选项卡中,在Code Generation区域可以找到Floating Point Hardware下拉框,默认选择了Use FPU.
工作还没有完成,cortex-m4在默认状态下寄存器并没有打开浮点运算,还要修改启动代码。在Reset_Handler函数中,找到 LDR     R0, =__main 这个代码,在前面加入这几行:
; CPACR is located at address 0xE000ED88LDR.W R0, =0xE000ED88; Read CPACRLDR R1, [R0]; Set bits 20-23 to enable CP10 and CP11 coprocessorsORR R1, R1, #(0xF << 20); Write back the modified value to the CPACRSTR R1, [R0]
上面这段代码设定寄存器开启了浮点运算单元,否则在执行浮点运算代码时会发生HardFault。
重新编译,进入调试状态,这时可以发现生成的汇编代码跟原来的不一样了:


     3:         float a=3.14259265357,b=12.98635463738,result;
0x000002B0 EDDF1A0E  VLDR          s3,[pc,#0x38]
0x000002B4 EEF00A61  VMOV.F32      s1,s3
0x000002B8 EDDF1A0D  VLDR          s3,[pc,#0x34]
0x000002BC EEB00A61  VMOV.F32      s0,s3
     4:         result=a*b*b;
0x000002C0 EE601A80  VMUL.F32      s3,s1,s0
0x000002C4 EE611A80  VMUL.F32      s3,s3,s0
0x000002C8 EEB01A61  VMOV.F32      s2,s3


所有的浮点运算都是调用的硬件浮点运算指令,在Register观察窗口中也多了个FPU寄存器列表。
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