分享一个浮点运算提高速度，减小代码量的小技巧！哦，尼玛，太兴奋了！

STM32VBT6 · 发表于 2014-10-3 14:36:12

由于我后面的课题需要涉及较多的浮点运算，只熟悉f103，它不带FPU，所以软件浮点算法就显得很重要了。这几天在做些小研究和测试。
今天又仔细研读了谭浩强的C语言书的数据类型章节，上面有说到c编译系统总将float类型转换成double类型来进行浮点运算，然而一般应用中7位有效数字的占32位的float类型已基本满足需求，若转为16位有效数字64位double类型岂不是没什么必要？速度岂不是会降低？
今天将原子哥的内部温度传感器实验的浮点运算的代码作了个小小的改动，却是大大的改善，结果如下：
温度计算公式原代码为： temp=(1.43-temp)/0.0043+25; // 这句产生的代码量为1584字节
改为单精度： temp=(1.43f-temp)/0.0043f+25; //这句产生的代码量仅为40字节！
代码量减为原来的1/40，单从这个角度来看的话意味着计算速度有接近40倍的提升！！！具体速度未测试，但数十倍的提升应该有的。
哦，尼玛！太兴奋了！
可能有些同学还不知道1.43f的用法，c语言书中说了这是将浮点常量指定为单精度，若不加后缀f，将作双精度来处理。
速度能提升这么多，我想部分原因是因为stm32是32位的MCU，32位及其以下的数据处理时间差别不大，但对于大于32位的64位double类型肯定慢很多了~
欢迎验证~~~

jxcrgt35 · 发表于 2016-11-21 19:35:19

受教了。网上还有篇“让你的软件飞起来”可以读读。http://wenku.baidu.com/link?url= ... ber_pUeJekiCmDjRQsG

TinyBoy · 发表于 2014-10-3 15:16:48

呵呵，不错，楼主一定收获很大吧，这种用法我都用了几年了，其实，C语言里面数据处理很重要的，但也是C语言基础，其实不仅仅是这些，还有很多细要注意的，我也分享一下曾经写过的一个函数，里面就有这样的方法：

//  ------------------------------------------------------------------------
// /* --------------------------- calcPT5541 --------------------------------- */
// /* ------------------------------------------------------------------------ */
void calcPTMS5541(float *pressure, float *temperature,u32 *p0, u32 *p1)
{
        float dt, off, sens;
        *p0 = *p0 & 0xFFFF;
        *(p0+1) = *(p0+1) & 0xFFFF;
        dt = -10000.0f + *(p0+1) - (8.0f * (*(p1+8)));
        off = 10000.0f + (*(p1+5)) + ( ( ( *(p1+7)-250.0f) * dt ) / 4096.0f);
        sens = 3000.0f + (*(p1+4) / 2.0f) + ( ( ( *(p1+6)+200.0f) * dt ) / 8192.0f);
        if(pressure!=NULL)
                *pressure = 1000.0f + (( sens * (*p0- off)) / 4096.0f);
        if(temperature!=NULL)
        {
                if(dt<0.0f)
                {
                        dt=dt-(dt/128*dt/128)/2;
                }
                else
                {
                        dt=dt-(dt/128*dt/128)/8;
                }
                *temperature = ( 200.0f + (( dt * ( *(p1+9)+100.0f) ) / 2048.0f)) / 10.0f;
        }
}

STM32VBT6 · 发表于 2014-10-3 15:20:23

回复【2楼】TinyBoy:
---------------------------------
谢谢大神~~~

TinyBoy · 发表于 2014-10-3 15:27:24

回复【3楼】STM32VBT6:
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多多运用一下，你会发现，C语言学到这里已经釜底抽薪了，没有什么可以学的了，有人说C语言难，那是没有学到C语言基础最细节的东西，恰恰这些东西又是最基础的。

正点原子 · 发表于 2014-10-3 21:59:07

谢谢分享。。。

南帝 · 发表于 2014-10-4 20:50:41

我现在把所有的浮点运算都干掉，单片机有时候真不在行。

skyboy · 发表于 2015-3-25 16:39:19

回复【4楼】TinyBoy:
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井底之蛙。c语言学到这里只能是皮毛而已。有本事直接用c写一个大型的系统软件出来。

zzj · 发表于 2015-4-22 15:17:31

回复【5楼】正点原子:
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原子哥，请问stm32f103用MDK怎样做浮点运算，需要调用库文件吗？另外，需要进行FFT运算，是不是像F4那样使用ST的DSP库呢？

ofourme · 发表于 2015-4-22 21:49:12

temp=(1.43-temp)/0.0043+25=1.43/0.0043+25-temp/0.0043=A-temp*N。
如果精度要求不高的话，可以简化为上面的形式，temp还可以用整数表示。

z1234zz · 发表于 2015-4-22 22:19:08

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

网侠 · 发表于 2015-6-5 10:06:41

确实是好办法，我正在找，多谢楼主。

1501697860 · 发表于 2015-6-5 11:51:38

我做仪器设备时候，我的同事就是在数据后面加个F，一直没明白，现在明白了，多谢！

龙之谷 · 发表于 2015-6-5 12:06:15

学习了、、、谢谢分享

蹦跑的小鸡 · 发表于 2015-8-26 20:40:13

楼主你好首先对于你的发现我测试了一下，定义temp为float类型，数据后面加f，代码量和运算速度提升了，对于定义temp为double类型数据后加f则没什么效果。
还有一个就是请教一下为什么1.43和0.0043后面可以加f，那么为什么25后面为什么不加f呢？

蹦跑的小鸡 · 发表于 2015-8-26 20:42:22

回复【2楼】TinyBoy:
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你好请问 dt = -10000.0f + *(p0+1) - (8.0f * (*(p1+8)));
off = 10000.0f + (*(p1+5)) + ( ( ( *(p1+7)-250.0f) * dt ) / 4096.0f);
sens = 3000.0f + (*(p1+4) / 2.0f) + ( ( ( *(p1+6)+200.0f) * dt ) / 8192.0f);
中为什么不是所有的数据后面都加f呢，还是说整数后面不加f，浮点数后面才加f。

TinyBoy · 发表于 2015-8-26 21:05:24

回复【15楼】蹦跑的小鸡:
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首先，结果是带小数的，那么用单浮点就可以满足了，因为小数默认是双浮点的，双浮点计算比较耗时间，所以用单浮点，所有的小数都加f，只要有一个没加，运算到它的时候，又转换成双浮点了。其次，既然有单浮点数了，不是浮点数的数是什么就是什么，在和浮点运算的时候，自然会转换成浮点数再运算的。

蹦跑的小鸡 · 发表于 2015-9-3 09:28:18

回复【16楼】TinyBoy:
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好的明白了，thank u very much.

hh312 · 发表于 2015-11-9 13:46:10

我习惯将常量的除法变为乘法。如上面的例子，可以这样

const float a = 1.0 / 0.0043;

temp= (1.43-temp) * a + 25;

一般乘法运算比除法快，只要是除以一个常量的，都可以转成乘法。不过在STM32上我没测试过究竟提高了多少速度。

aninstone · 发表于 2016-5-31 08:56:11

如果是数组呢？或者进行强制类型转换可不可以？

stm-modbus · 发表于 2016-5-31 09:22:54

mark备用

zhanghocumt · 发表于 2016-10-8 10:56:19

赞一个，确实有用

憨厚诚实大叔 · 发表于 2016-10-20 14:37:53

确实有用，看来以后32位的MCU，多用float，运算加f

helainthus · 发表于 2016-11-21 17:36:11

，上面分享的都是大神啊！

！最近接触到了DSP，看到楼上几位的分享很是眼前一亮，有两个疑问，望哪位大神不吝指教下：
1.是不是不带FPU的处理器都是定点处理器啊？比如定点数值信号处理器 C55XX系列的，比如51单片机，再比如RAM常用的Cortex-M3内核处理器！
2.对于定点处理器上面大神分享的经验是不是都通用的，还是根据编译器而定的？

lygxnb · 发表于 2016-11-21 20:01:31

标记备用

chezhongwei · 发表于 2019-12-29 17:02:21

好东西

stn1313528 · 发表于 2019-12-30 20:55:13

真是好东西，学习了

WYX感谢分享 · 发表于 2019-12-31 16:08:39

mark感谢

lilipo · 发表于 2020-4-14 11:06:22

Mark 谢谢！

jinlu · 发表于 2020-4-14 16:04:10

感谢分享

没想好 · 发表于 2020-5-26 10:17:33

受教啦

白纸扇001 · 发表于 2020-5-26 10:36:43

感谢分享！

callmeli · 发表于 2020-6-6 16:06:26

谢谢分享！

chenqi13 · 发表于 2020-6-19 15:27:30

学习了，下次试试

colinh · 发表于 2020-10-19 12:00:47

赞一个，受教了

HaiS · 发表于 2020-10-19 17:09:43

受教了

yzelec · 发表于 2020-10-19 22:45:53

受教了，确实如此

edmund1234 · 发表于 2020-12-29 18:24:37

本帖最后由 edmund1234 于 2020-12-29 18:26 编辑

ofourme 发表于 2015-4-22 21:49
temp=(1.43-temp)/0.0043+25=1.43/0.0043+25-temp/0.0043=A-temp*N。如果精度要求不高的话，可以简化为上面 ...

总有这样的误解，认为float比整数运算的精度高，其实不尽是（省去运算最后的转换，这里就直接称其为整数运算）

应该说float比整数的动态范围更宽， float的精度只用了23位，而在某个指定的范围内， int的精度是31位

比如你要建一sin table，动态范围就只是 -1.0 ~ 1.0这个区间，用int运算，其精度是 0.47x10^-9, 而float 的精度只有119.2 x 10^-9

所以还是要看应用时的动态范围，就一般应用而言论，经常都会是用int运算的精度比float高的，而且快了不是一点点