PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

Цикл while выполняется до тех пор, пока значение числа number не станет меньше i; начиная с этого момента, любая последующая операция вычитания приведет к получению отрицательного результата. Количество проходов цикла является искомым значением квадратного корня и возвращается в вызывающую программу.

При использовании компилятора CS версии 3.18 размер полученной функции составил 29 команд, тогда как исходная реализация этой функции на языке ассемблера (Программа 6.12 на стр. 199) имеет 21 команду. Таким образом, эффективность компилятора составляет 72 %.

Пример 9.2

Термопара К-типа в диапазоне температур 0…1300 °C характеризуется соотношением

t = 7.550162+ 0.0738326∙v) + 2.8121386∙10^-7v²,

где t — температура спая в градусах Цельсия, а v — генерируемая ЭДС, находящаяся в диапазоне 0…52.398 мкВ, представленная 14-битным беззнаковым двоичным числом. Напишите функцию, которая будет принимать в качестве входного параметра 14-битное выходное значение аналого-цифрового преобразователя и возвращать измеренное термопарой целочисленное значение температуры в градусах Цельсия.

Решение

Текст нашей функции, названной thermocouple (), приведен в Программе 9.3. Эта функция имеет один параметр emf типа unsigned long (16 бит) и возвращает также 16-битное значение. Локальная переменная temperature определена в 3-й строке как число с плавающей точкой[127]. Это необходимо для поддержки сложных математических вычислений с дробными числами, выполняющихся в 6-й строке. Поскольку мы договорились, что значение имеют только 14 младших битов параметра emf, в 5-й строке выполняется логическое умножение 16-битной переменной и константы h’3FFF’ (0x3FFF) для сброса двух старших битов. И наконец, в 8-й строке переменная temperature типа float приводится к типу unsigned long и возвращается в вызывающую программу.

Программа 9.3. Линеаризация характеристики термопары К-типа

unsigned long thermocouple(unsigned long emf)

{

       float temperature; unsigned long outcome;

       emf = emf & 0x3FFF; /* Сбрасываем два старших бита */

       temperature = 7.550162 + 0.073832605*(unsigned long)emf + 2.8121386e-7*emf*emf;

       outcome = (unsigned long)temperature;

       return outcome;

}

Итоговый код, скомпилированный для микроконтроллера PIC семейства среднего уровня, занимает 653 слова памяти программ — это около ²/₃ всего объема памяти программ модели PIC16F627! По этой причине во встраиваемых микроконтроллерах везде, где только возможно, используется арифметика с фиксированной точкой.

Пример 9.3

На стр. 255 была приведена программа вычисления среднеквадратичного значения — √(NUM_1²+ NUM_2²). Напишите функцию на языке Си, вычисляющую это выражение и возвращающую 8-битное значение. В функцию должны передаваться две 8-битные переменные — num_1 и num_2.

Решение

В Программе 9.4 для хранения суммы квадратов двух 8-битных переменных используется локальная переменная sum типа unsigned long. Операция возведения в квадрат реализована с помощью оператора умножения «*» вместо использования функции возведения в квадрат, как это было сделано в Программе 8.3 (стр. 258). Однако, чтобы результат арифметических операций соответствовал 16-битной переменной sum, программист должен дать понять компилятору, что необходимо использовать 16-битную арифметику. Для этого каждый из операндов явно приводится к типу unsigned long с помощью конструкции (unsigned long). Функция, текст которой приведен в Программе 9.2, используется для вычисления квадратного корня из 16-битного целого sum и вызывается в 6-й строке функции variance (). Значение, возвращаемое функцией, присваивается локальной переменной rms. При использовании компилятора CCS для реализации этой задачи требуется 94 машинных команды. Ассемблерный вариант этой функции состоит из 62 команд, соответственно эффективность составляет 66 %.

Программа 9.4. Вычисление среднеквадратичного значения двух переменных

unsigned int variance(unsigned int num_1, unsigned int num_2)

{

     unsigned long sum;

     unsigned int rms;

     sum = (unsigned long)num_1*num_1 + (unsigned long)num_2*num_2;

     rms = sqr(sum); r

     eturn rms;

}

Пример 9.4