FPU 扩展 '+fpv5' 和 '+fp.dp' 对输出二进制文件没有影响（STM32F767ZIT ARM Cortex-M7）

Question

如果文字有任何错误，我想提前道歉，因为我的英语还不是很好:)

我在 Linux (Ubuntu 20.04.1) 上使用 VSCode 为 STM32 构建和调试项目。当我开始使用 STM32F767ZIT 时，我发现它有硬件单元来加速浮点数的运算。

数据表：“Cortex®-M7 内核具有支持 Arm 双精度和单精度数据处理指令和数据类型的浮点单元 (FPU)”。

我正在使用 Arm Embedded Toolchain ((15:9-2019-q4-0ubuntu1) 9.2.1 20191025 (release) [ARM/arm-9-branch revision 277599]) 构建源代码并创建 *.elf文件。当我编译对象时，我正在使用下一个命令：

arm-none-eabi-gcc "foo.c" -c -march=armv7e-m+fp.dp -mtune=cortex-m7 -g3 -mthumb -std=gnu11 -o "foo.o"

当链接所有对象时：

arm-none-eabi-gcc -march=armv7e-m+fp.dp -mtune=cortex-m7 -g3 -mthumb -T"flash.ld" -o "target.elf" "objects.o"

如您所见，我使用“+fp.dp”扩展名，启用单精度和双精度 FPv5 浮点指令。我的主要功能仅用于测试，如下所示：

int main()
{
    double var = 1.1;
    var *= 1.2;
    var += 1.3;
    if (var > 1.4) {
        var /= 1.5;
        var -= 1.6;
    }
}

所以当我构建项目时，我得到了下一个结果： text:3412 data:1084 bss:1568 dec:6064 hex:17b0

但是，当我禁用 FPU 扩展并使用 -march=armv7e-m+nofp 时，输出二进制文件的大小相同。我认为当我禁用 FPU 扩展时，编译器应该使用额外的库来处理浮点数运算，所以我的二进制文件的大小应该更大。另外，我测试了生产力，这两种情况都是一样的。

另外，我尝试使用其他参数：

-mfloat-abi=hard -mfpu=fpv5-d16

在这种情况下，二进制文件的大小比前两个示例要小得多，而且我查看了反汇编文件，发现命令如下：vldr、vmul 等。但是这段代码不起作用，当我尝试执行任何 FPU 汇编命令时，程序会跳转到 HardFault_Handler。

所以我的问题是：

1. 为什么扩展“+fp.dp”和“+nofp”对输出二进制没有影响？
2. 为什么我的代码在尝试执行任何 FPU 命令时会崩溃？

我会很高兴您的任何想法、问题和甚至解决方案:)

Answer 1

为什么我的代码在尝试执行任何 FPU 命令时会崩溃？

因为您需要先启用 FPU。否则，它将生成 HF，因为没有任何东西可以解释 FPU 指令。

SCB->CPACR |= ((3UL << (10*2))|(3UL << (11*2)));

为什么扩展“+fp.dp”和“+nofp”对输出二进制没有影响？

因为您没有告诉编译器生成 FPU 指令。请记住，您还必须链接 ABI HARD FPU 库。

使用选项：-mcpu=cortex-m7 -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv5-d16

忘记“+fp.dp”等。