概述 基于 Cortex-M3 内核的 STM32F103 系列单片机, 并没有浮点运算协处理器 在 STM32F103 上进行的浮点运算都是软件模拟实现 考虑到加入浮点运算库需要大约 10K 左右的 FLASH 空间 ( 即 <math.h> 对应的数学库 ), 而且浮点运算速度较慢,EC30-E

基于 EC30-EKSTM32 扩展浮点运算 CREATE: 2010/08/05 UPDATE: 2010/08/05 GUTTA Ladder Editor Version 1.1 Version 1.1 http://www.plcol.com http://www.visiblec.com 概述... 2 指令描述... 2 +R... 2 -R... 2 *R... 3 /R... 3 SQRT... 3 SIN... 4 COS... 4 TAN... 4 LN... 4 EXP... 5 MOVR... 5 DTR... 5 ROUND... 5 TRUNC... 6 实现代码... 6 测试... 9 相关下载... 10 COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 1 / 10

概述 基于 Cortex-M3 内核的 STM32F103 系列单片机, 并没有浮点运算协处理器 在 STM32F103 上进行的浮点运算都是软件模拟实现 考虑到加入浮点运算库需要大约 10K 左右的 FLASH 空间 ( 即 <math.h> 对应的数学库 ), 而且浮点运算速度较慢,EC30-EKSTM32 的指令集不包含浮点运算以及相关的转换指令 GUTTA 软件平台有对浮点数的完整支持 如果您希望 EC30-EKSTM32 支持浮点运算, 可以借助 C 语言二次开发接口, 在原 EC30-EKSTM32 系统上轻松的扩展浮点运算 借助本工程, 您可以不用编写任何 C 代码, 就让 EC30-EKSTM32 支持浮点运算, 你只需要 : 将项目提供的 ManagerFun.xml 文件替换掉 GUTTA Ladder Editor 软件安装目录下 \GuttaLad\EC30-EKSTM32\ManagerFun.xml 文件 将项目提供的 EC30-EKSTM32.hex 程序文件通过 GUTTA Flash Utility 软件下载到 EC30-EKSTM32 内核中去 只需要完成这两步, 更新后的 EC30-EKSTM32 内核便支持浮点运算了 这里对这个开发项目做详细说明是为了大家深入理解 C 语言二次开发的工作方式, 方便大家做其他扩展 指令描述 +R +R IN1, OUT 实数加法指令将两个 32 位实数相加, 并产生一个 32 位的实数结果 在 中 : OUT = IN1 + IN2 在 中 : OUT = OUT + IN1 -R -R IN1, OUT 实数减法指令将两个 32 位实数相减, 并产生一个 32 位的实数结果 COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 2 / 10

在 中 : OUT = IN1 IN2 在 中 : OUT = OUT IN1 *R *R IN1, OUT 实数乘法指令将两个 32 位实数相乘, 并产生一个 32 位的实数结果 在 中 : OUT = IN1 IN2 在 中 : OUT = OUT IN1 /R /R IN1, OUT 实数除法指令将两个 32 位实数相除, 并产生一个 32 位的实数结果 在 中 : OUT = IN1 IN2 在 中 : OUT = OUT IN1 SQRT SQRT 平方根指令对 32 位实数 IN 取平方根, 并产生一个 32 位的实数结果 OUT COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 3 / 10

2 OUT = IN SIN SIN 正弦指令对角度值 IN 进行三角运算, 并将结果放置在 OUT 中 输入角以弧度为单位 OUT = sin (IN) COS COS 余弦指令对角度值 IN 进行三角运算, 并将结果放置在 OUT 中 输入角以弧度为单位 OUT = cos (IN) TAN TAN 正切指令对角度值 IN 进行三角运算, 并将结果放置在 OUT 中 输入角以弧度为单位 OUT = tan (IN) LN LN 自然对数指令对 IN 中的数值进行自然对数计算, 并将结果放置在 OUT 中 OUT = ln (IN) COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 4 / 10

EXP EXP 自然指数指令对 IN 中的数值进行自然指数计算, 并将结果放置在 OUT 中 OUT = exp (IN) MOVR MOVR 移动实数指令将 32 位实数从输入双字 IN 移至输出双字 OUT, 不改变原来的数值 DTR DTR 双整数至实数指令将 32 位带符号整数 IN 转换成 32 位实数, 并将结果置入 OUT 指定 的变量中 ROUND ROUND 实数至双整数 ( 四舍五入 ) 指令将 32 位实数 IN 转换成 32 位带符号整数, 并将结果置 入 OUT 指定的变量中 如果小数部分等于或大于 0.5, 则进位为整数 COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 5 / 10

TRUNC TRUNC 实数至双整数 ( 舍去小数 ) 指令将 32 位实数 IN 转换成 32 位带符号整数, 并将结果置 入 OUT 指定的变量中 只有实数的整数部分被转换, 小数部分被丢弃 实现代码 首先, 我们需要在 GUTTA Ladder Editor 的指令系统中加入这些指令 加入这些指令可 以通过修改 GUTTA Ladder Editor 软件安装目录下的 \GuttaLad\EC30-EKSTM32\ManagerFun.xml 文件来实现 这个文件的具体描述可以参考 UM4003 指令描述文件规范 这个文件 即使是添加的内容, 也超过 10 页, 这里不打算列出, 需要了解详情请参考项目中的 ManagerFun.xml 文件 下面我们来看看二次开发项目中的 main.c 文件 #include <math.h> #include "system.h" #include "stm32f10x.h" void excute_addr void excute_subr void excute_mulr void excute_divr void excute_sqrt void excute_sin void excute_cos void excute_tan void excute_ln void excute_exp void excute_movr void excute_dtr void excute_round void excute_trunc uint32_t main(uint32_t action, uint32_t param) { switch (action) { COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 6 / 10

case CUSTOM_LGC_INS_DISPATCH: switch (param) { case 280: excute_addr (); return RT_OK; case 281: excute_subr (); return RT_OK; case 282: excute_mulr (); return RT_OK; case 283: excute_divr (); return RT_OK; case 284: excute_sqrt (); return RT_OK; case 285: excute_sin (); return RT_OK; case 286: excute_cos (); return RT_OK; case 287: excute_tan (); return RT_OK; case 288: excute_ln (); return RT_OK; case 289: excute_exp (); return RT_OK; case 290: excute_movr (); return RT_OK; case 291: excute_dtr (); return RT_OK; case 292: excute_round (); return RT_OK; case 293: excute_trunc (); return RT_OK; break; return RT_CANCEL; void excute_addr(void) { *(float*)ap(1) += *(float*)ap(0); void excute_subr(void) { *(float*)ap(1) -= *(float*)ap(0); void excute_mulr(void) { *(float*)ap(1) *= *(float*)ap(0); void excute_divr(void) { *(float*)ap(1) /= *(float*)ap(0); COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 7 / 10

void excute_sqrt(void) { *(float*)ap(1) = sqrtf(*(float*)ap(0)); void excute_sin(void) { *(float*)ap(1) = sinf(*(float*)ap(0)); void excute_cos(void) { *(float*)ap(1) = cosf(*(float*)ap(0)); void excute_tan(void) { *(float*)ap(1) = tanf(*(float*)ap(0)); void excute_ln(void) { *(float*)ap(1) = logf(*(float*)ap(0)); void excute_exp(void) { *(float*)ap(1) = expf(*(float*)ap(0)); void excute_movr(void) { *(float*)ap(1) = *(float*)ap(0); COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 8 / 10

void excute_dtr(void) { *(float*)ap(1) = (float)(*(int32_t*)ap(0)); void excute_round(void) { *(int32_t*)ap(1) = (int32_t)(*(float*)ap(0) +.5f); void excute_trunc(void) { *(int32_t*)ap(1) = (int32_t)(*(float*)ap(0)); 由于添加浮点运算不涉及任何硬件操作, 这里我们只需要响应指令派发消息 CUSTOM_LGC_INS_DISPATCH 即可 280 ~ 293 是这些指令对应的指令号, 这些指令号通过 ManagerFun.xml 文件传递给 GUTTA Ladder Editor 软件 若在 GUTTA Ladder Editor 中编辑了这些指令,GUTTA Ladder Editor 最终会将这些指令号连同操作数一起下载到 EC30-EKSTM32 的 PLC 程序区 EC30-EKSTM32 的 PLC 解释系统若发现指令号大于或等于 224, 则会尝试向用户二次开发程序发送 CUSTOM_LGC_INS_DISPATCH 消息 在 CUSTOM_LGC_INS_DISPATCH 消息的处理函数中, 我们根据指令号 param, 分别调用对应的指令处理函数 由于这些指令都只涉及简单的数学运算, 实现非常简单 需要特别感谢的是 IAR 自带的数学运算库 一般说来, 标准的 <math.h> 数学库只需要实现双精度浮点运算 (double) 即可 IAR 提供的数学运算库, 不但有标准的双精度浮点运算, 还特别提供了精简版单精度浮点运算 (float), 这些函数需要在标准的函数名后加上 f 后缀 也正因为如此, 二次开发的工程在编译后, 体积不到 10K 下面是 link 信息文件的纪录 7 224 bytes of readonly code memory 16 bytes of readonly data memory 88 bytes of readwrite data memory Errors: none Warnings: none 测试 将项目提供的 ManagerFun.xml 文件替换掉 GUTTA Ladder Editor 软件安装目录下 \GuttaLad\EC30-EKSTM32\ManagerFun.xml 文件 打开软件 GUTTA Flash Utility 选择二次开发项目生成的程序文件 EC30-EKSTM32.hex, 通过串口将这份程序下载到试验板 EC30-EKSTM32-EVAL COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 9 / 10

打开项目自带的测试程序 ProjectForKeil-newlib-FloatSample.vcw, 进入连线状态, 通 过改变每条指令的输入参数, 测试每条指令是否工作正常 相关下载 浮点运算二次开发项目下载 : ProjectForKeil-newlib-FloatSample.zip COPYRIGHT 2010 WWW.PLCOL.COM 10 / 10