第五篇AVR单片机浮点数运算程序设计Word文件下载.docx

1、注意：挪用加减乘除子程序前必需将Y寄放器置初值，利用的SRAM五个字节的地址为Y-五、Y-4、Y-3、Y-二、Y-1。且应使这五个字节与堆栈区和SRAM其它工作区不要重复。浮点运算子程序库中包括以下八个子程序：INT2FP16位整数转换成四字节浮点数运算子程LONG2FP32位长整数转换成四字节浮点数运算子程FP2INT四字节浮点数转换成16位整数运算子程FP2LONG四字节浮点数转换成32位长整数运算子程ADD32F四字节浮点加法运算子程SUB32F四字节浮点减法运算子程DIV32F四字节浮点除法运算子程MPY32F四字节浮点乘法运算子程 由于这八个浮点子程序都是常常利用的。所以将这些子程序

2、编写在一块，各有自己的入口，又有一些一路的程序段。如此编写能够节省程序存储单元，浮点程序库总共只占353个字，还不到AT90S8535内部Flash的十分之一，一般不至于影响寄存用户程序。以下简单介绍一下各浮点子程序的程序思想：1定点长整数（或整数）转换成浮点数：若为整数先将其转换成长整数（正数高16位添0，负数高16位添1）；掏出符号位及绝对值（正数绝对值不变，负数绝对值取补）；将31位绝对值左移至最高位为1，其后23位数即为浮点数尾数（不足23位用0补足）；浮点数的阶码为$9d减去左移次数。2浮点数取长整（或取整）：先判断阶码是不是小于$7f，若小于$7f则结果为0；再看阶码是不是大于$9

3、d（或$8d），若大于则溢出，正数取$7fffffff（或$7fff），负数取$（或$8000）；不然尾数最高位补1，右移24位尾数（$96-阶码）次，即可求得尾数绝对值；取补即取得长整数（或整数）。注：（$96-阶码）为负时为低位补0次数。3浮点加减法运算：减法可对减数改变符号作加法运算；如一个加数为零或两数的阶码值相差大于尾数长度（24位），则可忽略较小的加数，之和取较大的加数；作加法运算前先对阶，小阶对大阶，较小的数尾数右移阶码之差次；尾数作加法运算；结果再浮点规格化，转化成24位尾数最高位恰好为1，化成规定浮点格式。4浮点乘法运算：不需要对准小数点，只要把阶码相加，再减去$7e；尾数相

4、乘；符号相异或；然后对结果进行必要的规格化。5浮点数除法运算：在执行浮点数除法时，应先调整被除数的阶码，使被除数的尾数小于除数的尾数（使商不大于1），然后把阶码相减，再加上$7e；尾数相除；符号相异或。一般浮点库利用者没必要详细了解浮点子程的编写原理，只要求正确利用这些浮点子程，注意入口、出口、利用的寄放器（必要时这些寄放器应加以保护）和利用的内部SRAM地址（应使这些SRAM不作其他常期保留数据的空间和远离堆栈区）。浮点子程序库（）清单：入口： r17:r16； 出口：r19:r18:r17:r16利用的寄放器：r16,r17,r18,r19,r20,r26。 r19:r16 ；出口：r18

5、；r16 + r24:r23:r22:r21；r16,r17,r18,r19,r20,r21,r22,r23,r24,r25,r26,r28,r29；利用的SRAM：Y-5，Y-4，Y-3，Y-2，Y-1。r16 - r24:r16 / r24:r13,r14,r15,r16,r17,r18,r19,r20,r21,r22,r23,r24,r25,r26,r28,r29； Y-1。INT2FP: ; 16位整数转换成四字节浮点数运算子程 CLR R18 SBRC R17,7 ; R17:R16为待转换的整数 COM R18 CLR R19 ; 16位整数按数符位扩展成32位长整数 SBRC R

6、18,7 ; 为正，R19,R18清零 COM R19 ; 为负，R19,R18置为$FFFFLONG2FP: ; 32位长整数转换成四字节浮点数运算子程 CLR R20 ; 清符号位R20 AND R19,R19 ; 先判+/- BRPL LONG2FP_1 ; 为正，跳至LONG2FP_1 RCALL QUBU ; 为负，调QUBU子程取补 COM R20 ; 符号位R20取反 LONG2FP_1: MOV R26,R16 ; 再判R19:R18:R17:R16是不是全零 OR R26,R17 OR R26,R18 OR R26,R19 BRNE LONG2FP_2 ; 不为零跳至LONG

7、2FP_2 RJMP JGW0 ; 为零跳至JGW0结果为零LONG2FP_2: LDI R26,$16 ; 令R26 = 22 RJMP LONG2FP_4 LONG2FP_3: INC R26 LSR R19 ROR R18 ROR R17 ROR R16LONG2FP_4: 判高位是不是为零 BRNE LONG2FP_3 ; 不为零，右移一名，阶码加 1 LONG2FP_5: AND R18,R18 ; 判次高位是不是为零 BRNE LONG2FP_7 SUBI R26,$08 ; 为零，阶码减 8 MOV R18,R17 ;数左移 8 位 MOV R17,R16 LDI R16,$00

8、 ; 低位以 $00 填充 RJMP LONG2FP_5 LONG2FP_6: DEC R26 ADD R16,R16 ADC R17,R17 ADC R18,R18LONG2FP_7: BRPL LONG2FP_6 ; R18第7为0，再左移一名 MOV R19,R26 ; 阶码减 1 ，直到R18第7位为1 RJMP GGH FP2INT: 四字节浮点数转换成16位整数运算子程 LDI R26,$0E ; 令R26 = 14 RJMP FP2LONG_1 ; 跳至FP2LONG_1 FP2LONG: 四字节浮点数转换成32位长整数运算子程 LDI R26,$1E ; 令R26 = 30 F

9、P2LONG_1: RCALL FP2LONG_11 ; 调FP2LONG_11子程 BREQ FP2LONG_4 ;相等，即阶码为 0 ，按 0 处置 SUB R26,R19 ;R26（14）-阶码差值 BREQ FP2LONG_2 ;为 0 ，则跳至FP2LONG_2 BRPL FP2LONG_5 ;为正， 则跳至FP2LONG_5无溢出FP2LONG_2:有溢出 AND R20,R20 ;符号为正， BRMI FP2LONG_3 ;符号为负，则跳至FP2LONG_3 LDI R16,$FF LDI R17,$FF LDI R18,$FF LDI R19,$7F RET ;正向溢出，结果置

10、为 $7F FF FF FFFP2LONG_3: LDI R16,$00 LDI R17,$00 LDI R18,$00 LDI R19,$80 负向溢出，结果置为 $80 00 00 00FP2LONG_4: LDI R18,$00 LDI R19,$00 结果为 0 ，置为 $00 00 00 00FP2LONG_5:无溢出 INC R19 ;阶码差值 + 1 BRMI FP2LONG_4 ;为负，即（阶码 $7E）按零处置 LDI R19,$00 ;清R19 R26（14-阶码差值） -8 BRPL FP2LONG_7 ;为正转FP2LONG_7 SUBI R26,$F8 ;不够减则加

11、8 MOV R19,R18 ;左移 8 位 MOV R18,R17 LDI R16,$7F ;低位以 $7F 填充 RJMP FP2LONG_8 ;跳至 FP2LONG_8 FP2LONG_6: MOV R16,R17 ;右移 8 位 MOV R17,R18 LDI R18,$00 ;高位以 $00 填充 SUBI R26,$08 ;R26-8 FP2LONG_7: CPI R26,$08 ;R26值与 8 相较较 BRCC FP2LONG_6 ;有借位，跳至FP2LONG_6 FP2LONG_8:无借位 AND R26,R26 BREQ FP2LONG_10 FP2LONG_9: LSR R

12、19 ;右移一名 ROR R18 ROR R17 ROR R16 DEC R26 ;R26-1,不为 0 跳至FP2LONG_9 BRNE FP2LONG_9 ;直到R26为 0 为止 FP2LONG_10:考虑符号位 SBRC R20,7 RJMP QUBU ;为负，则跳至QUBU取补 返回 为正，返回FP2LONG_11: MOV R20,R19 ; 取浮点数数符存于R20最高位 ANDI R20,$80 ADD R18,R18 ; 将阶码移至R19 ADC R19,R19 SUBI R19,$80 ; 阶码减 $80 存于R19 SEC ROR R18 ; 恢复尾数最高位 1 CPI R

13、19,$80 ; 阶码差值与 $80 相较较 RET ADD32F_1: 存储结果 MOV R20,R25 MOV R19,R24 MOV R18,R23 MOV R17,R22 MOV R16,R21ADD32F_2: RJMP GGH ; 跳至GGH处置结果SUB32F: 四字节浮点减法运算子程 SUBI R24,$80 ; 减数取反，视为浮点加法运算 ADD32F: 四字节浮点加法运算子程 RCALL YCL ; 调YCL子程 CPI R24,$80 ;先判加数是不是为 0 BREQ ADD32F_2 ;为 0 则和为被加数 跳至ADD32F_2再判被加数是不是为 0 BREQ ADD3

14、2F_1 ;为 0 则和为加数 跳至ADD32F_1ADD32F_3: MOV R26,R19 ;转存被加数阶码 SUB R26,R24 ;R26=被加数阶码 减 加数阶码 BRVS ADD32F_2 ;溢出，跳至ADD32F_2 即加数可忽略 BRMI ADD32F_4 ;为负，跳至ADD32F_4 BRNE ADD32F_5 ;不等，跳至ADD32F_5 CP R16,R21 CPC R17,R22 CPC R18,R23 BRCC ADD32F_5 ADD32F_4: RCALL ADD32F_16 ;调ADD32F_16，被加数和加数彼此换 RJMP ADD32F_3 ;跳至ADD32

15、F_3ADD32F_5: CPI R26,$18 ;阶码差值与 24 相较较 BRCS ADD32F_6 ;C=1，跳至ADD32F_6，即 24 加数清 0 CLR R22 CLR R23 ADD32F_6:阶码差值与 8 相较较 BRCS ADD32F_7 ;C=1，跳至ADD32F_7 （直至 8） MOV R21,R22 ;加数尾数右移 8 位 MOV R22,R23 ;高 8 位清 0 阶码差值再减 8 RJMP ADD32F_6 ;跳至ADD32F_6ADD32F_7: AND R26,R26 BREQ ADD32F_9 ;直至R26=0，跳至ADD32F_9 ADD32F_8:

16、LSR R23 ;加数尾数右移 1 位 ROR R22 ROR R21 阶码差值减 1 BRNE ADD32F_8 ;不为 0 跳至ADD32F_8ADD32F_9: MOV R26,R20 ;被加数和加数是不是同号 EOR R26,R25 BRMI ADD32F_10 ;异号，跳至ADD32F_10 RCALL ADD32F_13 ;同号，调ADD32F_13子程尾数相加 BRCC ADD32F_2 ;C=0,无溢出，跳至ADD32F_2 ROR R18 ;C=1,溢出，尾数右移 1 位 SUBI R19,$FF ;阶码加 1 BRVC ADD32F_2 ;无溢出，跳至ADD32F_2，处置

17、结果 RJMP JGZD ;溢出，跳至JGZD ，出结果ADD32F_10: RCALL ADD32F_14 ;调ADD32F_14子程尾数相减 BRNE ADD32F_11 ;不等，跳至ADD32F_11 RJMP JGW0 ;跳至JGW0 ，出结果 ADD32F_11: BRCC ADD32F_12 ;C=0,够减，跳至ADD32F_12 RCALL ADD32F_15 ;C=1,不够减，调ADD32F_15子程取补ADD32F_12: AND R18,R18 ;判R18最高位是不是位 1 BRMI ADD32F_2 ;为 1 ，跳至ADD32F_2，处置结果 ADD R16,R16 ;为

18、 0 ，尾数左移一名 ADC R17,R17 ADC R18,R18 SUBI R19,$01 ;阶码减 1 BRVC ADD32F_12 ;无溢出，跳至ADD32F_12 RJMP JGZD ;溢出，跳至JGZD ，出结果 ADD32F_13:尾数相加 ADD R16,R21 ADC R17,R22 ADC R18,R23 ADD32F_14:尾数相减 SUB R16,R21 SBC R17,R22 SBC R18,R23 ADD32F_15:结果取补 COM R17 NEG R16 SBCI R17,$FF SBCI R18,$FF ADD32F_16:两个数彼此换 ST -Y,R21 S

19、T -Y,R22 ST -Y,R23 ST -Y,R24 ST -Y,R25 MOV R24,R19 MOV R21,R16 MOV R22,R17 MOV R23,R18 MOV R25,R20 LD R20,Y+ LD R19,Y+ LD R18,Y+ LD R17,Y+ LD R16,Y+ RETYCL: MOV R20,R19 LDI R26,$80 ADD R18,R18 ADC R19,R19 ; EOR R19,R26 ; 阶码减 $80 存于R19 ADD R26,R26 ROR R18 ; 恢复尾数最高位 1 ANDI R20,$80 ;取浮点数数符存于R20最高位 MOV

20、R25,R24 LDI R26,$80 ADD R23,R23 ; 将阶码移至R24 ADC R24,R24 EOR R24,R26 ; 阶码减 $80 存于R24 ADD R26,R26 ROR R23 ; ANDI R25,$80 ;取浮点数数符存于R25最高位 CPI R19,$80 GGH: ;规格化 ADD R18,R18 ;隐含尾数最高位为 1 LDI R26,$80 ;考虑符号位 EOR R26,R19 ; ADD R20,R20 ROR R26 ; 右移R26,R18 MOV R19,R26 ;R26移至R19DIV32F_1: ST -Y,R26 ;转存R26 CLR R13

21、 ;清R15:R14:R13 CLR R14 CLR R15 LDI R26,$18 ;令R26=$18（24）DIV32F_2: CP R16,R21 ;被除数（余数）与除数两尾数相较 BRCS DIV32F_3 ;被除数（余数） 除数 SUB R16,R21 ;余数 = 被除数 - 除数 SBC R18,R23 SEC RJMP DIV32F_4 DIV32F_3: CLC ; 清除进位位DIV32F_4: ADC R13,R13 ; 商左移一名，并加上进位位 ADC R14,R14 ADC R15,R15 余数左移一名 DEC R26 ; R26-1 BRNE DIV32F_2 ;循环

22、24 次 MOV R16,R13 ;掏出商 MOV R17,R14 MOV R18,R15 LD R26,Y+ ;恢复R26DIV32F: 四字节浮点除法运算子程 AND R24,R24 BREQ DIV32F_7 ;跳至DIV32F_7，出结果 AND R19,R19 ;判被除数是不是为 0 BREQ JGW0 ;为 0 ，则结果为 0 RCALL YCL ;调YCL子程 跳至JGW0， 结果为 0 EOR R20,R25 ;取商的符号位存于R20 SBC R19,R24 ;掏出商的阶码 BRVS JGZD ;溢出，跳至JGZD LSR R23 ; ROR R22 ;将被除数与除数得尾数 ROR R21 ;右移一名，最高位置 0 LSR R18 RCALL DIV32F_1 ;调DIV32F_1子程，进行运算 AND R18,R18 ;判R18最高位是不是为 0 BRMI DIV32F_5 ;为 1 ADD R16,R16 ;为 0，左移被除数