TI中文支持网Cortex-M4 PFU单元介绍
近年，在Cortex-M3之后ARM公司又推出Cortex-M4内核，和之前的M3内核的区别之一就是M4带一个单精度浮点运算单元(PFU)。本文就FPU单元进行一个简单介绍，帮助工程师更快的理解FPU单元。
- Cortext-M系列内核的指令集
从ARM公司发布的白皮书看，Cortex-M系列内核的指令集如下图所示:
从上图可以看出，Corte-M系列的指令是向下兼容的，M0/M1的指令最少，M0/M1 和M3的指令都使用于M4的芯片。
Cortex-M4的指令集分两部分，一部分是在M3的指令集外增加了一些扩展功能。另一部即上图中粉红色部分，就是用于FPU单元的单精度浮点运算指令。这部分指令都是用V-开头的汇编指令，仅在FPU功能被使能时使用。
需要注意的是FPU单元是指的芯片上的一个独立于CPU处理的浮点运算单元，整个单元在大多数厂家的芯片中都是可以被使能和关闭的。相对于芯片，编译器也设置了相应的FPU功能开启/关闭的选项，在编译时需要告诉编译器是否开启FPU功能。编译器一旦开启FPU功能，在处理单精度浮点运算的语句时就会用带V-开头的汇编指令进行编译。
如果编译器使能了FPU功能，而芯片未开启FPU单元，程序运行到浮点语句时就会出现异常。相反，如果编译器未使能FPU功能，芯片即使开启了FPU单元，程序还是会按照未使能FPU的代码进行处理。
- 编译器中的FPU功能使能
以KEIL为例，在创建一个CORTEX-M4的工程后，在工程的options for target “XXX” 窗口的Target页面中选择是否开启fpu功能。如下图所示:
编译器通过该选项来判断是否使用V开头的浮点运算指令。
一旦选择“use FPU”功能，如果代码中带有单精度浮点运算的代码，编译器就会使用带V的FPU单元汇编指令,无论芯片是否开启了FPU单元功能。如果选择不使用FPU功能，即使芯片开启了FPU单元，编译器一样不会采用带V的汇编指令。
3. 例程分析
下面用一个实例来分析开启、关闭FPU单元的程序处理。
先上代码:
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001. |
static float fDat1 = 0.0; |
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002. |
static float fDat2 = 0.01; |
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003. |
//****************************************** |
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004. |
// fpu test. |
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005. |
//****************************************** |
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006. |
int main(void) |
|
007. |
{ |
|
008. |
int i; |
|
009. |
FPUEnable(); |
|
010. |
FPUStackingEnable(); |
|
011. |
for (i = 0; i <100; i++) |
|
012. |
{ |
|
013. |
fDat1 = fDat1 + fDat2; |
|
014. |
} |
|
015. |
} |
其中011.~014. 行在开启编译器FPU功能后，编译出来的代码为:
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MOVS |
r0, #0x00 |
|
VLDR |
s0, [r1,#0x04] |
|
VLDR |
s1, [r1,#0x00] |
|
ADDS |
r0, r0, #1 |
|
CMP |
r0, #0x64 |
|
VADD.F32 |
s1,s1,s0 |
|
VSTR |
s1, [r1, #0x00] |
|
BLF |
0x00000316 |
其中红色标注的都是以V-开头的汇编代码，这些代码在FPU单元中运行。
如果关闭编译器的FPU功能，编译出来的代码如下:
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MOVS |
r4, #0x00 |
|
LDR |
r6, [r5,#0x04] |
|
LDR |
r0, [r5, #0x00] |
|
MOV |
r1, r6 |
|
BL.W |
__aeabi_fadd(0x0000029C) |
|
ADDS |
r4, r4, #1 |
|
STR |
r0, [r5, #0x00] |
|
CMP |
r4, #0x64 |
|
BLT |
0x00000430 |
其中红色标注部分是程序执行浮点加法运算的部分，调用了单精度浮点运算的库函数。
xyz549040622：
理解了，原来编译器和指令都必须打开FPU单元的。但有个问题，在MDK中如何打开FPU呢
