c - 传输一个 "32bit float"变量

Question

我需要通过 SPI 将许多“32 位 float ”变量从一个 DSP 传输到另一个 DSP。

但是，寄存器总是 16 位的，我需要将“32 位 float ”变量分成两部分。

我使用了 C 类型的 union 体

union mytype {
  float a;
  uint16_t b[2];
};

它运行良好，但我遇到了一个新问题，即在启动时很难知道接收到的 16 位数据是用于 b[0] 还是 b[1]。 (两个DSP可能上电时间不同，所以第一个数据不一定是b[0])。

我试过把32bit的float拆分成4个byte，在传输16bit的时候，在8bit的数据前加了一个tag。这也很完美。但是我的性能下降了一倍。

有什么办法可以将“32位 float ”用两个16位的数据来传递吗？我知道我的数字范围在“0.0000001 ~ 1000000”(+/-)内。或者有什么其他的建议吗？我还考虑了两个 DSP 之间的 SPI 握手，但这似乎使它变得复杂。我只想捕获启动数据是b[0]，然后我可以按顺序接收所有内容。

谢谢

Answer 1

类似于@Cantfindname 的想法，但从指数中删除了 2 位。没有精度损失。

此外，拒绝任何乱序对，以防止从不属于一起的两半形成float。

我看到@Patricia Shanahan 发表了评论。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void encode(float f, uint16_t *u16) {
  volatile union {
    float f;
    uint32_t u;
  } x;
  x.f = f;
  x.u -= 0x30000000u;
  u16[0] = 0x0000u | ((x.u >>  0) & 0x7FFFu);
  u16[1] = 0x8000u | ((x.u >> 17) & 0x4000u) | ((x.u >> 15) & 0x3FFFu);
}

int decode(const uint16_t *u16, float *f) {
  volatile union {
    float f;
    uint32_t u;
  } x;
  if (((u16[0] & 0x8000u) != 0x0000u) || ((u16[1] & 0x8000u) != 0x8000u)) {
    printf("Fail\n");
    return 1; // fail
  }
  x.u =  (u16[1] & 0x4000ul) << 17;
  x.u |= (u16[1] & 0x3FFFul) << 15;
  x.u |= (u16[0] & 0x7FFFu);
  x.u += 0x30000000u;
  *f = x.f;
  return 0;
}

int test(float f) {
  uint16_t u[2];
  encode(f, u);
  float f2;
  decode(u, &f2);
  if (f != f2) {
    printf("%.8e %.8e\n", f, f2);
  }
  return f != f2;
}

#include <math.h>

int main(void) {
  float f;
  for (f= 0.0000001; f <= 1000000.0; f = nextafterf(f,2*f)) {
    test(f);
    test(-f);
  }
  return 0;
  puts("Done");
}

给定范围“0.0000001 ~ 1000000”，binary32 float 的 MSBits始终是 s011 到 s100。 s 是符号位。减去3，范围是s000 s001。这允许忽略中间的 2 位，然后只需要维护 32 位 float 的 30 位。发送 2 个 16 位消息，每个消息都有一个“相位”位和 30 位的 15 位部分，允许对原始float 进行完全重构。

如果接收端收到异相消息，它应该忽略消息，直到连续的 phase-0/phase-1 组合到达。

---

通过减去其他值，至少可以忽略 1 位，从而允许额外的序列位数，进一步确保正确的重新组合。毕竟它似乎只使用了 4,294,967,296 个 float 的 340,000,000 种组合。