浮点DSC使控制系统如虎添翼

作者： Andrew Soukup
来源: 控制工程中文网 浏览评论

第二列是在定点DSC上执行相应运算所需的周期数，第三列是在浮点DSC上执行所需的周期数。较后一列是第二列与第三列结果的比值，表示二者的相对性能。浮点处理器执行所列数学运算的速度比定点处理器快2～3倍，执行FFT算法的加速性能也在该范围内，IIR的加速性能稍低，但仍比定点处理器快。

一般来说，控制算法比信号处理算法能够获得更高的性能提升，因为控制代码执行的基本数学运算较多，需要进行定点换算和饱和处理。即便如此，浮点架构得到的周期数也低得多，对所有信号处理测试程序平均获得了50%的性能提升。　　在各种应用中，这些基准测试程序变换成很多具体的应用程序。精细、多维控制技术可应用于机器人的和CNC（计算机数控）类的设备。伺服电机驱动器的效率将会得到进一步提高，能够实现PLC（电力线控制）和其他一些高级算法。太阳能与风能逆变器和不间断电源能够获得更高的能量转换效率，进一步降低每千瓦电能的生产成本，并且能够控制不同配置的太阳能板阵或风力涡轮机。

软件开发的优势

浮点格式也有利于简化代码的编写和调试。浮点数字表示法对于数学运算相比定点表示法更加自然，因此对高级语言的支持更加直接。当代码经过编写和验证调试之后，可以直接导入浮点DSC进行进一步的测试和较终的生产。

相比之下，在针对定点控 制器开发代码的时候，必须在PC上编写和调试程序进行验证，然后还要根据更严格的硬件定点表示方法重新编写代码。这大大增加了代码的开发周期，而且一旦对代码进行转换之后无法进行回退。

一般地，开发人员不得不同时编写定点的代码和浮点的代码，这就存在可能相互混淆的危险。F283x控制器只需要开发浮点代码，从而大大简化了代码开发过程，节省了开发时间，提高了软件可靠性。

在存在成本约束的情况下，可以先以浮点控制器为开发平台进行原型和早期版本的设计，然后改用定点控制器进行量产制造，采用这一开发策略具有明显的优势。采用C编译器和IQ Math工具能够很方便地编译浮点和定点两种方式下同样的源码，从而支持这一策略。F283x DSC是一种经济的控制器解决方案，它是业界第一款采用SoC集成的浮点控制器。随着浮点架构与定点架构的成本交叉点上升到越来越高的水平，很多高级系统为了节省成本不必进行改动。性能更高、开发更容易的浮点架构成本已经能够为越来越多的应用所接受，促使人们在嵌入式系统控制领域不断进行创新研发。

第二列是在定点DSC上执行相应运算所需的周期数，第三列是在浮点DSC上执行所需的周期数。较后一列是第二列与第三列结果的比值，表示二者的相对性能。浮点处理器执行所列数学运算的速度比定点处理器快2～3倍，执行FFT算法的加速性能也在该范围内，IIR的加速性能稍低，但仍比定点处理器快。

一般来说，控制算法比信号处理算法能够获得更高的性能提升，因为控制代码执行的基本数学运算较多，需要进行定点换算和饱和处理。即便如此，浮点架构得到的周期数也低得多，对所有信号处理测试程序平均获得了50%的性能提升。

在各种应用中，这些基准测试程序变换成很多具体的应用程序。精细、多维控制技术可应用于机器人的和CNC（计算机数控）类的设备。伺服电机驱动器的效率将会得到进一步提高，能够实现PLC（电力线控制）和其他一些高级算法。太阳能与风能逆变器和不间断电源能够获得更高的能量转换效率，进一步降低每千瓦电能的生产成本，并且能够控制不同配置的太阳能板阵或风力涡轮机。

软件开发的优势

浮点格式也有利于简化代码的编写和调试。浮点数字表示法对于数学运算相比定点表示法更加自然，因此对高级语言的支持更加直接。当代码经过编写和验证调试之后，可以直接导入浮点DSC进行进一步的测试和较终的生产。

相比之下，在针对定点控 制器开发代码的时候，必须在PC上编写和调试程序进行验证，然后还要根据更严格的硬件定点表示方法重新编写代码。这大大增加了代码的开发周期，而且一旦对代码进行转换之后无法进行回退。

一般地，开发人员不得不同时编写定点的代码和浮点的代码，这就存在可能相互混淆的危险。F283x控制器只需要开发浮点代码，从而大大简化了代码开发过程，节省了开发时间，提高了软件可靠性。

在存在成本约束的情况下，可以先以浮点控制器为开发平台进行原型和早期版本的设计，然后改用定点控制器进行量产制造，采用这一开发策略具有明显的优势。采用C编译器和IQ Math工具能够很方便地编译浮点和定点两种方式下同样的源码，从而支持这一策略。F283x DSC是一种经济的控制器解决方案，它是业界第一款采用SoC集成的浮点控制器。随着浮点架构与定点架构的成本交叉点上升到越来越高的水平，很多高级系统为了节省成本不必进行改动。性能更高、开发更容易的浮点架构成本已经能够为越来越多的应用所接受，促使人们在嵌入式系统控制领域不断进行创新研发。

相关阅读:

没有相关新闻...