STM32 进阶教程 19 - IQmath数学库的使用
前言
STM32 M3 系列是不帶浮點運算單元的，小數運算都是采用定點轉浮點試式實現的，本節給大家介紹一個很好用的定點轉浮點數學運算庫，IQmath是德州儀器 (TI) 的一個高度優化的高精度數學函數集合，使 C/C++ 編程人員可以將浮點算法無縫植入定點代碼中。這些例程通常用于計算密集型實時應用，最佳執行速度和高精確度是這些應用的關鍵。通過使用這些例程，您可以獲得比使用標準 ANSIC 語言編寫的等效代碼更快的執行速度。 IQmath 庫還能通過定義可編程動態范圍和分辨率，解決定點數學的局限性。
IQmath 優勢：
· 用于定點處理器的數學函數庫加快了計算浮點值的速度
o 提供 Sin，cos，tan，arcsin，arccos，sqrt，fractional mpy，dv 等的計算
· 加快了對以下操作的處理速度：
o 電機控制
o 伺服控制
o 音頻/圖像編碼和解碼
o 定點 Q 數學
o 圖形旋轉
· 可根據應用要求調節分辨率
o 指定 GLOBAL_Q 24
· 可在定點和浮點器件之間實現代碼的無縫兼容性
?
IQmath 函數表
· 格式轉換實用程序
atoIQN, IQN, IQNfrac, IQNint, IQNtoa, IQNtoD, IQNtoF, IQNtoIQ,
IQtoIQN, IQtoQN, QNtoIQ
· 算術函數
IQdiv, IQmpy, IQNdiv, IQNmpy, IQNmpy, IQNmpyI32, IQNmpyI32frac,
IQNmpyI32int, IQNmpyIQX, IQNrmpy, IQNrsmpy
· 三角函數
IQNacos, IQNasin, IQNatan, IQNatan2, IQNatan2PU, IQNcos, IQNcosPU,
IQNsin, IQNsinPU
· 數學函數
IQNexp2, IQNisqrt, IQNmag, IQNsqrt
· 其它
IQNabs, IQNsat
?
本節將給大家展示一下如保在STM32f103系列MCU中如何使用IQmath數字庫，以及其與標準數學庫在效率上的對比。
示例詳解
基于硬件平臺： STM32F10C8T6最小系統板， MCU 的型號是?STM32F103c8t6, 使用stm32cubemx 工具自動產生的配置工程，使用KEIL5編譯代碼。
?
? ?
?
本示例所用的最小系統板原理圖：
? ?
?
??
??
?
??
? ?
??
? ?
?
?
? ?
? ?
運行程序，結果如下：
可以看到，用IQmath后，同樣做40000次運算，IQmath庫所用時間大大減小，只有標準庫的1/5多一點點，時間大大降低。不過需要注意的是在使用IQmath時需要多多注意數據范圍，比如本例中IQ變量采用默認的24位（可以在IQmathLib.h 中修改GLOBAL_Q 值來更改IQ數據格式 ），即long(32)位中，高8位且于表示整數，低24位用于表示小數，那個 _iq 定義的主量范圍是 -128~127.999999，這也是為什么本例代碼要寫成用i,j,z三個循環來操作，且z最大取40的原因,若將z最大值設為50，代碼及對應結果如下：
IQmath中加和減可能直接用運算符 +/-，但乘除等其它運算需在用到專門的函數如本例中用到的乘法運算 _IQmpy，除法 _IQdiv ,當然不有提定格式乘除運德 ?_IQNmpy, _IQNdiv,N是IQ數據格式，如_IQ16mpy, _IQ12div等。下數提供一些常用函數列表：
· 格式轉換實用程序
atoIQN, IQN, IQNfrac, IQNint, IQNtoa, IQNtoD, IQNtoF, IQNtoIQ,
IQtoIQN, IQtoQN, QNtoIQ
· 算術函數
IQdiv, IQmpy, IQNdiv, IQNmpy, IQNmpy, IQNmpyI32, IQNmpyI32frac,
IQNmpyI32int, IQNmpyIQX, IQNrmpy, IQNrsmpy
· 三角函數
IQNacos, IQNasin, IQNatan, IQNatan2, IQNatan2PU, IQNcos, IQNcosPU,
IQNsin, IQNsinPU
· 數學函數
IQNexp2, IQNisqrt, IQNmag, IQNsqrt
· 其它
IQNabs, IQNsat
?
關于IQmath下載及接口函數使用介紹可以去TI官網下載安裝StellarisWare工具，在該工具中包含有各種不同處理器的IQmath庫，以及使用幫助文檔。在StellarisWare工具的安裝目錄 StellarisWare\IQmath 下包含了 IQmath 庫如下圖：
簡要的iqmath說明文教程：https://blog.csdn.net/zhanglifu3601881/article/details/97617573
OK,本期實驗完成！下期見！同時如果大家有什么疑問或是有想了解的其它內容，也歡迎大家留言！！最后喜歡這個公眾號的同學們記得加關注了，會有不定期技術干貨推出！！
文中源碼資料下載，在公眾號里給十三發消息:
下載|STM32進階教程 19
? ?
?
關注十三公眾號
? ?
?
?
?
總結
以上是生活随笔為你收集整理的STM32 进阶教程 19 - IQmath数学库的使用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： STM32 进阶教程 18 – ADC间
- 下一篇： IQmath中文手册