C语言中的模运算

Question

我对 C 语言中的模运算有疑问。我已经定义了全局变量 uint16_t Tmr_1ms 这是每 1 毫秒递增一次。我想在中使用这个变量下面实现的软件振荡器实现给定函数

 void OSC(uint32_t output, Osc_t *p){

    float act_time;

    if(p->start){

        taskENTER_CRITICAL();
            act_time = Tmr_1ms;
        taskEXIT_CRITICAL();


        if(p->init){

            SetLogicSignal(output);
            p->start_time = act_time;
            p->delta = ((p->period)/(2*p->T));
            p->init  = FALSE;

        }

        if(((uint16_t)act_time - (uint16_t)(p->start_time)) >= ((uint16_t)(p->delta))){

            NegLogicSignal(output); // my defined function for negation of a bit variable
            p->start_time = act_time;

        }

    }else{

        ClearLogicSignal(output);
        p->init = TRUE;

    }

}

振荡器状态存储在下面给定结构的实例中

    // oscillator state (oscillator with fixed duty cycle)
typedef struct{
    float period;         // period of the oscillations (ms)
    float T;              // function execution period (ms)
    BOOL start;           // oscillator start signal (start==TRUE, stop==FALSE)
    BOOL init;            // initiate the oscillator state
    float delta;          // time after which expiration the oscillator output is negated
    float start_time;     // captured Tmr_1ms value
}Osc_t;

这是代码

// oscillator instance init
Test_Oscillator_state.T = 20;
Test_Oscillator_state.period = 1000;
Test_Oscillator_state.init = TRUE;

// calling the function
Test_Oscillator_state.start = TRUE;
OSC(LTestBlink, &Test_Oscillator_state);

问题出在下面的代码

    if(((uint16_t)act_time - (uint16_t)(p->start_time)) >= ((uint16_t)(p->delta))){

            NegLogicSignal(output);
            p->start_time = act_time;

}

输出否定仅在 Tmr_1ms 溢出之前起作用。我不明白为什么。请问有人可以给我任何指导吗？提前致谢。

Answer 1

当动作时间回绕时，从动作时间减去开始时间是有问题的。您正在从一个较小的无符号数中减去一个较大的无符号数，这不太可能给您想要的结果。如果这些是带符号的数字，则差异将为负；在无符号数中，你会得到一些位等价于负数的东西，这将是一个大的无符号数（但显然仍然小于你之前保存的起始值）。

您需要检测并处理回绕。要么有另一个寄存器类型值来指示环绕（在读取时清除，或者在读取时清除），或者有一个函数来计算 delta 注意起始值比 delta 更接近最大值。然后计算差异的函数计算出正确的差异。

因为你已经把值放在浮点变量中，你可以不转换为unsigned int，然后在环绕之后你会得到一个负数，清楚地表明环绕并允许您计算出正确的差异。

看看this discussion of unsigned subtraction，里面有进一步的解释和建议。

评论中建议的最佳解决方案old_timer（old_timer，如果您想将其作为答案并接受它，我将从我的答案中删除它）。将 16 位无符号值提升为 32 位无符号值（浮点数，如在原始代码中所做的那样，是可能的，但不需要或不推荐）。使用 32 位（或浮点数）值进行减法。在减法之后，将这些位屏蔽回 16 位（按位与 0xFFFF 或分配给无符号的 16 位变量）。然后减法起作用，因为算术是在 32 位（或浮点数）中完成的，不会回绕。 "modulo" 效果是通过屏蔽掉高位得到的。

C语言中的模运算

Modulo arithmetic in C language

c

embedded

unsigned

integer