有没有更有效的方法将数字分成数字？

Question

我必须将数字拆分成数字才能在LCD上显示.现在我使用以下方法:

pos = 7;

do
{
    LCD_Display(pos, val % 10);
    val /= 10;
    pos--;
} while (pos >= 0 && val);

这种方法的问题在于MSP430微控制器上的除法和模运算非常慢.有没有替代这种方法的东西,既不涉及分裂,也不会减少操作次数？

注意:我不能使用任何库函数,例如itoa.这些库很大,而且功能本身也非常耗费资源(在循环次数和RAM使用方面).

Answer 1

您可以在具有预定义基数10值的循环中进行减法.

我的C有点生疏,但是像这样:

int num[] = { 10000000,1000000,100000,10000,1000,100,10,1 };

for (pos = 0; pos < 8; pos++) {
  int cnt = 0;
  while (val >= num[pos]) {
    cnt++;
    val -= num[pos];
  }
  LCD_Display(pos, cnt);
}

Answer 2

是的,还有另一种方式,最初由Terje Mathiesen发明(至少是AFAIK).而不是除以10,你(有点)乘以倒数.当然,诀窍在于整数中你不能直接表示倒数.为了弥补这一点,您使用缩放整数.如果我们有浮点数,我们可以用以下内容提取数字:

input = 123

first digit = integer(10 * (fraction(input * .1))
second digit = integer(100 * (fraction(input * .01))

...等等,根据需要提供多个数字.要用整数来做这个,我们基本上只是将它们缩放2 ³²(并且每个向上舍入,因为我们将使用截断数学).在C中,算法如下所示:

#include <stdio.h>

// here are our scaled factors
static const unsigned long long factors[] = { 
    3435973837,  // ceil((0.1 * 2**32)<<3)
    2748779070,  // ceil((0.01 * 2**32)<<6)
    2199023256,  // etc.
    3518437209,
    2814749768,
    2251799814,
    3602879702,
    2882303762,
    2305843010
};

static const char shifts[] = {
    3, // the shift value used for each factor above
    6,
    9,
    13,
    16,
    19,
    23,
    26,
    29
};

int main() { 
    unsigned input = 13754;

    for (int i=8; i!=-1; i--) {
        unsigned long long inter = input * factors[i];
        inter >>= shifts[i];
        inter &= (unsigned)-1;
        inter *= 10;
        inter >>= 32;
        printf("%u", inter);
    }
    return 0;
}

循环中的操作将直接映射到大多数32位处理器上的指令.典型的乘法指令将采用2个32位输入,并产生64位结果,这正是我们所需要的.它通常比分割指令快一点.在典型的情况下,一些操作将(或至少在某种程度上可以)用汇编语言消失.例如,在我完成的情况下inter &= (unsigned)-1;,在汇编语言中,您通常只能使用存储结果的低32位寄存器,并忽略保存高32位的任何内容.同样,这inter >>= 32;意味着我们使用高32位寄存器中的值,并忽略低32位寄存器.

例如,在x86汇编语言中,这就像是:

    mov ebx, 9 ; maximum digits we can deal with.
    mov esi, offset output_buffer
next_digit:
    mov eax, input
    mul factors[ebx*4]
    mov cl, shifts[ebx]
    shrd eax, edx, cl
    mov edx, 10 ; overwrite edx => inter &= (unsigned)-1
    mul edx 
    add dl, '0'
    mov [esi], dl ; effectively shift right 32 bits by ignoring 32 LSBs in eax
    inc esi
    dec ebx
    jnz next_digit
    mov [esi], bl ; zero terminate the string

目前,我已经欺骗了一点,并在每个表(factors和shifts)的开头假设一个额外的项目编写代码.这不是严格必要的,但是以浪费8个字节的数据为代价简化了代码.这也很容易取消,但我暂时没有打扰.

在任何情况下,在相当多的缺乏专用分区硬件的中低端处理器上,取消该部门会使这一点变得更快.