Программирование AVR AVR Studio + avr-gcc: использование sprintf для чисел float и double Sat, November 18 2017  

Поделиться

нашли опечатку?

Пожалуйста, сообщите об этом - просто выделите ошибочное слово или фразу и нажмите Shift Enter.


AVR Studio + avr-gcc: использование sprintf для чисел float и double Печать
Добавил(а) microsin   

Обычно не рекомендуется использовать числа float при написании firmware для AVR, потому что ядро AVR не имеет встроенной аппаратной арифметики чисел с плавающей точкой, поэтому обработка таких чисел перекладывается на программное обеспечение firmware.

Иногда можно обойтись без декларирования переменных типа float (или double), если операции деления и умножения просты. Например - умножение и деление на числа, равные степени двойки (2, 4, 8..) можно заменить сдвигом данных влево или вправо соответственно ((byte << 1)==byte*2).

Посмотрим, что происходит при встраивании в программу чисел float на простом примере:

#include 
#include 
#include <avr/io.h>
#include "global.h"
#include "rprintf.h"
#include "timer.h"
#include "lcd.h"
 
int main(void)
{
    char mystr[16];
    double myflt1, myflt2;
 
    myflt1 = 3.14159;
    myflt2 = myflt1*5.1324;
    sprintf(mystr, "%.5f", myflt2);
    lcdInit();
    lcdPrintData(mystr, 8);
    return 0;
}

Я использовал подпрограммы для LCD из библиотеки AVRLIB, и простую схему для отображения результатов на LCD:

LCD_8bit.PNG

Алгоритм работы прост. Объявляется символьный буфер для хранения строки:
char mystr[16];

Мы будем преобразовывать число с плавающей запятой в строку и сохранять в буфере, названном mystr. Теперь объявим числа с плавающей точкой:
double myflt1, myflt2;

Добавим несколько арифметических действий:
myflt1 = 3.14159;
myflt2 = myflt1*5.1324;

Теперь сконвертируем число типа float в в строку, размещенную в нашем буфере:
sprintf(mystr, "%.5f", myflt2);

Это не будет корректно работать, если мы не указали линкеру использовать библиотеки плавающей точки libprintf_flt.a и libm.a. Также необходимо добавить опции линкера -Wl,-u,vfprintf (прим. переводчика - я эти опции и библиотеки не добавлял. Просто указал опцию PRINTF_LIB_FLOAT = -Wl,-u,vfprintf -lprintf_flt и добавил её к опциям для передачи линкеру). Это может показаться сложным, но можно процесс автоматизировать, воспользовавшись программой Mfile - генератором шаблона Makefile:

Mfile_sprintf.PNG

Эта операция добавит следующие необходимые опции линкера:

#---------------- Library Options ----------------
# Minimalistic printf version
PRINTF_LIB_MIN = -Wl,-u,vfprintf -lprintf_min

# Floating point printf version (requires MATH_LIB = -lm below)
PRINTF_LIB_FLOAT = -Wl,-u,vfprintf -lprintf_flt

# If this is left blank, then it will use the Standard printf version.
PRINTF_LIB = $(PRINTF_LIB_FLOAT)
#PRINTF_LIB = $(PRINTF_LIB_MIN)
#PRINTF_LIB = $(PRINTF_LIB_FLOAT)

Вы можете сделать то же самое в установках AVR Studio, где makefile генерируется автоматически. В AVR Studio перейдите в Project -> Configuration Options -> setup dialog. Нажмите кнопку Libraries внизу, и выберите для использования libprintf_flt.a и libm.a.

AVR_Studio_Float.PNG

Затем перейдите в custom options, выберите linker options, и добавьте переключатели -Wl,-u,vfprintf.

AVR_Studio_Linker_Options.PNG

Теперь Вы можете работать с числами Float. Конечно, функция sprintf является универсальной и требует довольно большого количества памяти для программы. Можно также использовать dtostre() или dtostrf(), которые не так прожорливы к памяти, как floating-point sprintf(). Или используйте функцию rprintfFloat(char numDigits, double x) из библиотеки AVRLIB (rprintf.h).

[Рабочий пример makefile, сделанный вручную]

##############################
# Makefile for the project rs422
##############################

## General Flags
PROJECT = rs422
#MCU = atmega8
MCU = atmega16
#MCU = atmega48
#MCU = atmega88
#MCU = atmega168
TARGET = $(PROJECT).elf
CC = avr-gcc
RAR = "c:/Program Files/WinRAR/WinRAR.exe"

## Options common to compile, link and assembly rules
COMMON = -mmcu=$(MCU)

## Compile options common for all C compilation units.
CFLAGS = $(COMMON)
#for size optimize:
#CFLAGS += -Wall -gdwarf-2 -DF_CPU=16000000UL -Os -fsigned-char
#not optimize:
CFLAGS += -Wall -gdwarf-2 -DF_CPU=16000000UL -fsigned-char
CFLAGS += -MD -MP -MT $(*F).o -MF dep/$(@F).d

## Assembly specific flags
ASMFLAGS = $(COMMON)
ASMFLAGS += $(CFLAGS)
ASMFLAGS += -x assembler-with-cpp -Wa,-gdwarf2

PRINTF_LIB_FLOAT = -Wl,-u,vfprintf -lprintf_flt

## Linker flags
LDFLAGS = $(COMMON)
LDFLAGS += -Wl,-Map=$(PROJECT).map -Wl,--cref


## Intel Hex file production flags
HEX_FLASH_FLAGS = -R .eeprom -R .fuse -R .lock -R .signature

HEX_EEPROM_FLAGS = -j .eeprom
HEX_EEPROM_FLAGS += --set-section-flags=.eeprom="alloc,load"
HEX_EEPROM_FLAGS += --change-section-lma .eeprom=0 --no-change-warnings


## Include Directories
#INCLUDES = -I".." -I"../usbdrv"

## Objects that must be built in order to link
OBJECTS = ms5535.o interface_ic.o hardware.o usart.o pins.o timer.o main.o

## Objects explicitly added by the user
LINKONLYOBJECTS =

## Build
all: $(TARGET) $(PROJECT).hex $(PROJECT).eep $(PROJECT).lss size

## Compile
ms5535.o: ../ms5535.c
    $(CC) $(INCLUDES) $(CFLAGS) -c  $<

interface_ic.o: ../interface_ic.c
    $(CC) $(INCLUDES) $(CFLAGS) -c  $<

hardware.o: ../hardware.c
    $(CC) $(INCLUDES) $(CFLAGS) -c  $<

usart.o: ../usart.c
    $(CC) $(INCLUDES) $(CFLAGS) -c  $<

pins.o: ../pins.c
    $(CC) $(INCLUDES) $(CFLAGS) -c  $<

timer.o: ../timer.c
    $(CC) $(INCLUDES) $(CFLAGS) -c  $<

main.o: ../main.c
    $(CC) $(INCLUDES) $(CFLAGS) -c  $<

##Link
$(TARGET): $(OBJECTS)
     $(CC) $(LDFLAGS) $(PRINTF_LIB_FLOAT) $(OBJECTS) $(LINKONLYOBJECTS) $(LIBDIRS) $(LIBS) -o $(TARGET)

%.hex: $(TARGET)
    avr-objcopy -O ihex $(HEX_FLASH_FLAGS)  $< $@

%.eep: $(TARGET)
    -avr-objcopy $(HEX_EEPROM_FLAGS) -O ihex $< $@ || exit 0

%.lss: $(TARGET)
    avr-objdump -h -S $< > $@

size: ${TARGET}
    @echo
    @avr-size -C --mcu=${MCU} ${TARGET}

## Clean target
.PHONY: clean
clean:
    -rm -rf $(OBJECTS) $(TARGET) dep/* $(PROJECT).hex $(PROJECT).eep $(PROJECT).lss

## Other dependencies
-include $(shell mkdir dep 2>/dev/null) $(wildcard dep/*)

# цель бекапа
backup:
    $(RAR) a -r -dh -ep1 $(PROJECT).rar ../../$(PROJECT)
    mv $(PROJECT).rar c:\!MyDoc\FLOPPI\avr\$(PROJECT)
    autoname /pattern:YYMMDDhhmmss c:/!MyDoc/FLOPPI/avr/$(PROJECT)/$(PROJECT).rar

[Ссылки]

1. Как передавать линкеру опции через командную строку компилятора avr-gcc.
2. Как избавиться от чисел с плавающей точкой.
3. Using sprintf function for float numbers in AVR-GCC site:winavr.scienceprog.com - оригинал статьи (на английском языке).
4. Работа с датчиком MS5541B на ATmega16 - проект для AVR Studio, где используется арифметика с плавающей запятой (rs422).

 

Комментарии  

 
0 #2 ruber 22.06.2010 22:02
Не помогла почему-то данная инструкция для AVRStudio 4.
Параметры внимательно указывал, но float все равно не выводит...

microsin: ошибка у Вас либо в Makefile, либо в настройках проекта AVRStudio (если у меня с телепатией все в порядке). Cкачайте готовый проект, где нормально используется printf (или sprintf), выдерите оттуда Makefile, посмотрите настройки и код. Пример проекта, где используется sprintf - http://microsin.ru/content/view/1156/44/.
Цитировать
 
 
0 #1 Misha 09.04.2010 01:22
Нужно мне сделать один девайс с V-USB. Сделал USB, проверил работоспособнос ть - всё ОК. Потом мне пришлось работать с double-числами. Подключил libprintf_flt.a и libm.a, и после этого у меня устройство отвечает только на 5 USB-запросов с компа, после чего в ответ приходят нули, и так до сброса. Но после 5 запросов Windows нормально видит устройство.
Подскажите, как можно решить мою проблему?

microsin: не знаю даже, что Вам сказать. На поставленный таким образом вопрос не смогут ответить даже разработчики библиотек V-USB, libprintf_flt и libm (даже будь они трижды телепатами). Совершенно неизвестно, что у Вас происходит в программе - то ли переполнение памяти, то ли стека, или пропуск фреймов USB - может быть все что угодно. Удивительно, что после такой нагрузки у Вас хоть что-то работает. Первое, что надо сделать - выяснить причину более конкретно, и после этого можно уже что-то делать. Тут может помочь только кропотливая отладка, анализ карт памяти, оптимизация, подбор облегченных режимов компиляции библиотек (обычно у библиотек printf и float бывают облегченные урезанные версии). Между прочим, вычисления с плавающей точкой можно заменить целочисленными в приложении к конкретной задаче - Вам это известно?
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Top of Page