MSP430G2333下位機(jī)乘法運(yùn)算需要注意的一個(gè)問題
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背景:
最近負(fù)責(zé)為主板管理電源的電源管理模塊編寫軟體,使用的MCU為MSP430G2333。功能上很簡(jiǎn)單,即通過板子上的硬件撥碼設(shè)定,或者通過IIC與主板通信,由主板的BIOS決定開機(jī)及關(guān)機(jī)的延時(shí)供電時(shí)間。
正文:
所有功能均按預(yù)期實(shí)現(xiàn),但有一個(gè)bug在最后蹦了出來,即在延時(shí)關(guān)機(jī)設(shè)定時(shí),明明設(shè)定為15、18、48個(gè)小時(shí),卻每次在9個(gè)多小時(shí)的時(shí)候,電源被執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作。9個(gè)多小時(shí),很有意思的數(shù)字。不用深究,問題直接鎖定在時(shí)間比對(duì)函數(shù)內(nèi)。
1 // when the current time less than the setting time, return 0. Otherwize, return 1.
2 char compare_timer(unsigned char h, unsigned char m, unsigned char s)
3 {
4 unsigned long TimerCnt = 0;
5 unsigned long TimerSetCnt = 0;
6 unsigned char i;
7
8 // timer_s, timer_m, timer_h are increased in the 1s timer interrupt
9 TimerCnt = timer_h*3600 + timer_m*60 + timer_s;
10
11 TimerSetCnt = h*3600 + m*60 + s;
12
13
14 if(TimerCnt >= TimerSetCnt) {
15 return 0; //time is out
16 }
17 else {
18 return 1;
19 }
20 }
根據(jù)現(xiàn)象,首先考慮的是溢出問題,TimerCnt 為“unsigned long”型,以最久48個(gè)小時(shí)來算,也就172800,遠(yuǎn)小于4個(gè)字節(jié)的存量。排除!
或許是中間變量存儲(chǔ)問題,于是將代碼更改如下(部分)
1 char compare_timer(unsigned char h, unsigned char m, unsigned char s)
2 {
3 ...
4
5 TimerCnt += timer_m*60
6 TimerCnt += timer_s;
7
8 TimerSetCnt += h*3600
9 TimerSetCnt += m*60
10 TimerSetCnt += s;
11
12 ...
13 }
結(jié)果然并卵。排除!
前面說過,9個(gè)多少小時(shí),9*3600 = 32400,很微妙的數(shù)字。65535(0xFFFF) / 2 = 32767,差不多相等。于是,想到了乘法寄存器的問題。
// *********此處理解有偏差,文末更新************************
此處,雖說保存結(jié)果的位置給了四個(gè)字節(jié)空間(“unsigned long TimerCnt”),但是在做乘法運(yùn)算的時(shí)候,運(yùn)算結(jié)果會(huì)放在乘法結(jié)果寄存器,由以上現(xiàn)象可知,乘法結(jié)果寄存器最大存放2個(gè)字節(jié),其中最高位還得預(yù)留給符號(hào)位,所以其最大的值為32767(0x7FFF)。改正代碼如下:
// ****************************************************
1 /* 不再使用 TimerCnt = timer_h*3600 是因?yàn)槠涑朔ńY(jié)果會(huì)溢出
2 * 其實(shí)本可以有更漂亮的解決辦法,但是Rom(4k)不夠用了 T_T ···只能這么寫
3 */
4 char compare_timer(unsigned char h, unsigned char m, unsigned char s)
5 {
6 ...
7
8 for(i = 0; i < timer_h; i++) {
9 TimerCnt += 3600;
10 }
11 TimerCnt += timer_m*60;
12 TimerCnt += timer_s;
13
14 ...
15 }
/* 感謝老司機(jī)左棟,此處做個(gè)更新,更正之前的誤區(qū)。-- 2016年9月7日
* 此前理解有誤,以為MSP430乘法運(yùn)算的結(jié)果保存在乘法結(jié)果寄存器中,而乘法結(jié)果寄存器只能保存2個(gè)字節(jié),
* 最高位還得預(yù)留給符號(hào)位。其實(shí)不然。實(shí)際是沒有遵守編譯器的規(guī)則而已。
* MSG430是一個(gè)"16"位MCU,那么其"int"型即為2個(gè)字節(jié)(16位)。來看式子。 */
TimerSetCnt += h*3600 // 此處h為"unsigned char"型,3600為"int"型。
//那么最終的乘法結(jié)果也只能保存為"int"型變量的寬度(2個(gè)字節(jié))。若代碼改正如下:
TimerSetCnt += h*3600L // 此處3600加了個(gè)"L",表示其為"long"型。
//那么最終乘法結(jié)果就可保存為"long"型變量的寬度(4個(gè)字節(jié))。
/* 所以跟乘法結(jié)果寄存器的大小無關(guān),而是編譯器有關(guān)。
* 若是以以下方式編寫。*/
TimerSetCnt += 10*3600 // 此處h更改為10。
/* 則編譯器會(huì)報(bào)一個(gè)警告"Out of the range". */
至此,總結(jié)完畢!下次在下位機(jī)的時(shí)候,一定要注意不能再犯!