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分类: 嵌入式

2011-04-26 13:25:06

最近在学习ARM公司新推出的cortex-m4系列的ARM芯片,选用的是飞思卡尔的K60系列,它采用的就是cortex-m4核心。cortex-m4比cortex-m3多了个dsp处理单元。增加了dsp单元的优势是显而易见的:在涉及到大量的数学运算时可以采用dsp来处理,大大节约了运算时间和代码量。(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)

最新的KEIL MDK-ARM开发环境已经增加了对cortex-m4的支持(我是用的是MDK-ARM Standard Version 4.20),包括仿真支持,也就是说即使你没有拿到开发板也可以来学习cortex-m4. 在器件选择中,这个版本已经增加了飞思卡尔K60系列,在新建工程时可以选择(我选择了Freescale Semiconductor--MK60X256VMD100这个器件)。下面写一下我自己的学习过程。


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:\Keil\ARM\Startup\Freescale\K60)。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:

  1. int main(void)
  2. {
  3.     float a=3.14259265357,b=12.98635463738,result;
  4.     result=a*b*b;
  5.     return result;
  6.         
  7. }

  8. extern void SystemInit(void)
  9. {
  10.     int a=1;
  11.     while(a) a--;
  12. }

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:\Keil\ARM\Startup\Freescale\K60下找到system_MK60N512MD100.c,K60的头文件可以去Keil官方下载:)。  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:

  1. ; CPACR is located at address 0xE000ED88
  2. LDR.W R0, =0xE000ED88
  3. ; Read CPACR
  4. LDR R1, [R0]
  5. ; Set bits 20-23 to enable CP10 and CP11 coprocessors
  6. ORR R1, R1, #(0xF << 20)
  7. ; Write back the modified value to the CPACR
  8. STR 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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给主人留下些什么吧!~~

houxn222011-08-05 16:23:44

leequng: 准备放弃MDK了,其他还好,就是很多函数内的局部变量看不到。。。。太麻烦了.....
推荐IAR 也很好用的 该有的功能都有了。K60官方给出的demo程序大部分是直接适用于IAR的

leequng2011-08-05 13:47:33

准备放弃MDK了,其他还好,就是很多函数内的局部变量看不到。。。。太麻烦了

leequng2011-07-26 10:13:55

你好,我在device database里面加入FPU2后导致不能加载axf不能加载是什么原因呢?我的芯片是PK60N512,不是MK60N512,试产和量产的CPU有区别嘛?