电力行业软件：高速的DSC让控制系统游刃有余（图）-第2页-北极星电力软件网

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这样，存储在32位浮点字中的数的规格化范围为±1.738～±3.438，大大超过32位定点数的范围。由于负指数表示分数，所以这一范围涵盖了极小的数到极大的数。这样大的范围很难再出现饱和的问题，因此，程序就避免了要么通过舍入或截取牺牲精度，要么通过使用附加周期和指令对大数值进行分段处理而牺牲性能和存储的两难问题。

处理器性能增强

表1中列出的运算说明了浮点架构为DSC性能带来的好处。第一列是控制系统常用的四种算术运算、三角函数运算和两种算法(快速傅里叶变换和无限冲击响应)。

表1 定点及浮点架构性能基准测试比较

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。最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最终的生产。

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。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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