单片机与DSP中的单片机查表程序的自动生成技术

摘要：介绍用高级语言C自动生成单片机的查表程序，用查表的方法取代繁琐复杂的数学运算，计算精度高、时间短。包括自动生成程序的原理以及D/A输出复杂波形、非线性插值的示例。           　　关键词：单片机 　　自动编程 查表 高级语言 　　在单片机应用系统中，常用到许多复杂的数学计算，如计算sin(x)、cos(x)、有效值计算、非线性插值等。这些在高级语言中是简单的工作，而在单片机的汇编语言中却是非常复杂的。因为，这些运算大都要用乘除运算来进行近似运算，计算的精度很难满足要求。更难以接受的是其运算时间太长，这对于无乘除指令的单片机系统更是如此。采用查表取代复杂的计算是一个明智的选择。但是 在单片机应用系统开发中，常常需要处理各种复杂的数学计算，例如三角函数计算、有效值计算和非线性插值等。由于单片机的硬件资源有限，尤其是在那些不支持乘除运算指令的系统中，如Microchip的PIC16系列，这类计算会变得非常耗时且精度受限。为了解决这个问题，可以采用查表法来代替繁复的数学运算，以提高计算速度和精度。 查表法的核心思想是预先计算好一系列数值并存储在内存中，当需要进行特定计算时，通过查找表中的数据直接获取结果，而不是实时进行复杂的数学运算。这种方法对于无乘除指令的单片机尤其有效，因为它显著减少了计算时间和所需的指令数量。 为了简化查表程序的创建过程，可以使用高级语言，如C语言，来自动生成查表程序。高级语言拥有强大的计算能力，能够自动完成复杂的数值计算，并将结果以合适的形式存入表格。例如，可以编写一个C程序，根据需要计算的函数（如sin(x)或cos(x)）生成对应的查表程序代码，然后将这段代码插入到单片机的汇编程序中。 在生成查表程序时，需要注意以下几个要点： 1. 结果通常没有小数部分，因此在计算时需进行四舍五入处理。 2. 查表结果应限制在0到255之间，超出这个范围的数据需要进行适当的处理，如循环或截断。 3. 对于16位单片机如PIC16系列，汇编程序通常默认使用十六进制表示数字，若需使用十进制，需在数字前加上"."。 4. 插入查表程序时，确保它不会跨越单片机的页面边界，避免产生地址冲突。 示例程序展示了如何使用C语言生成D/A输出sin(x)波形的查表程序。用户输入输出文件名，然后输入sin波形的峰值。程序会计算90个点的sin(x)值，并将其以适当的格式写入到输出文件中，供后续的单片机程序使用。 通过这样的方法，开发人员可以快速生成定制的查表程序，减少手动输入的错误，提高工作效率。同时，由于查表程序在运行时仅涉及查表和简单的算术操作，因此能够显著提升单片机系统的计算性能，尤其适用于实时性和效率要求较高的应用场合。 单片机查表程序的自动生成技术是一种高效且实用的策略，它可以优化单片机系统中的数学运算，降低对硬件资源的需求，提高系统整体的可靠性和响应速度。这种方法不仅适用于Microchip的PIC16系列单片机，还可以应用于其他类型的单片机系统，只要适当地调整生成的汇编代码以适应目标单片机的指令集。