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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie am besten 32 Bit mit Atmega8 simulieren als C-Code?


Autor: Nicolas G. (nicolas_g)
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Hallo Community,

ich habe hier leider nichts zu meinem Problem gefunden, wenn ich das 
überhaupt als Problem bezeichnen darf.

Ich will mit einem Atmega8 eine Oszillator ansteuern, der einen 32-Bit 
Wert seriell benötigt um die Frequenz einzustellen. Weiterhin ist an dem 
Atmega noch ein Display und eine Ziffern-Tastatur angeschlossen. Das 
Einlesen der Ziffern und Ausgeben auf dem Display ist nicht das Problem. 
Aber ich muss die Dezimalzahl jetzt ins Binärsystem umrechnen. Das heißt 
ich habe ein Char-Array der Länge 10 (0-2000000000) und will daraus ein 
unsigned char-Array der Länge 4 machen. Wie man zwei Zahlensysteme 
ineinander umrechnet ist nicht das Problem, aber auf dem Atmega8 gibt es 
schließlich keine 32-Bit-Befehle für Multiplikation, Addition und 
Modulo. Wie kann ich das also effektiv machen? Bietet mir der Compiler 
vielleicht sogar schon vorgefertigte Möglichkeiten? Ich bin da noch 
nicht so eingestiegen. Ich nutze die GCC mit Eclipse und avrdude zum 
Flashen unter Ubuntu 10.04 x64.

Ich habe bereits Routinen für 32-Bit große Bit-Zahlen geschrieben:
- Addition zweier 32-Bit-Zahlen mit Carry,
- Multiplikation einer 32-Bit- mit einer 8-Bit-Zahl und Carry,
- Multiplikation zweier 8-Bit-Zahlen und anschließendes Modulo mit einer 
4-Bit-Zahl.

Diese Funktionen dienen mir momentan als Grundlage und als nächstes 
würde die Division einer 32-Bit-Zahl durch eine 8-Bit-Zahl mit Rest dran 
kommen. Wenn ich die Divisions-Funktion habe, kann ich mit meiner 
Umrechnungsroutine von Dezimal in Binär beginnen.

Und um nochmal die Frage von oben zu wiederholen: Geht das ganze 
effizienter und hätte ich mir die bisherige Implementierung vielleicht 
sparen können? Falls nicht, ist auch nicht schlimm, denn die 
Zahlensystemkonvertierung wird schneller sein als jede Eingabe über die 
Tastatur. ;)

PS.: Wen's interessiert, der findet im Anhang die bisherige Include. 
Allerdings ist dies noch kein AVR-C-Code, sondern stink normaler C-Code 
zum Testen der Funktionen unter Verwendung von unsigned char.

Autor: Hc Zimmerer (mizch)
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Nicolas G. schrieb:
> aber auf dem Atmega8 gibt es
> schließlich keine 32-Bit-Befehle für Multiplikation, Addition und
> Modulo.

Wenn ich Dich richtig verstanden habe, geht es Dir um C für den AVR. 
Dort gibt es den Zahlentyp [u]int32_t (bzw. [unsigned] long) und alle 
von Dir beschriebenen Operationen dafür.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Mit einem C-Compiler kannst du auch den Datentyp long verwenden...

>  Division einer 32-Bit-Zahl durch eine 8-Bit-Zahl mit Rest
In C geht das per / und %

> hätte ich mir die bisherige Implementierung vielleicht sparen können?
Ja, das kann der C-Compiler von sich aus. Die optimale Umsetzung (Zeit, 
Platz) macht dann der Compiler mit seinen Optimierungs-Funktionen...

Autor: Volker Zabe (vza)
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Und zum umwandeln:
atoul()

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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> Ich habe bereits Routinen für 32-Bit große Bit-Zahlen geschrieben:
> - Addition zweier 32-Bit-Zahlen mit Carry,
> - Multiplikation einer 32-Bit- mit einer 8-Bit-Zahl und Carry,
> - Multiplikation zweier 8-Bit-Zahlen und anschließendes Modulo mit einer
> 4-Bit-Zahl.

Du hast dir eine Menge Arbeit für nichts gemacht, weil du es verabsäumt 
hast, die Programmiersprache die du benutzt erst mal wenigstens in ihren 
Grundzügen zu lernen.

> Das heißt ich habe ein Char-Array der Länge 10 (0-2000000000)
> und will daraus ein unsigned char-Array der Länge 4 machen.

Wenn du das char Array mit der Länge 11 gemacht hättest, könntest du 
daraus ganz simpeln einen C-String machen
char Digits[11] = "2000000000";

uint32_t Value = atol( Digits );

fertig. In Value hast du deine 32-Bit Zahl die der 'Zahl' im String 
entspricht. Mehr hättest du nicht tun müssen.

Autor: Klaus (Gast)
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Hallo Nicolas, die Frage bitte nicht falsch verstehen, aber es 
interessiert mich wirklich mal: Wie kommt man auf die Idee, in C 
32-Bit-Operatoren nachbauen zu wollen?

Autor: A. K. (prx)
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Karl heinz Buchegger schrieb:

> fertig. In Value hast du deine 32-Bit Zahl die der 'Zahl' im String
> entspricht. Mehr hättest du nicht tun müssen.

Fast. atol und uint32_t passen nicht zusammen. strtoul schon.

Autor: Nicolas G. (nicolas_g)
Datum:

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Hui, die Antworten hier kamen ja wie aus der Pistole geschossen.

Hc Zimmerer schrieb:
> Wenn ich Dich richtig verstanden habe, geht es Dir um C für den AVR.
> Dort gibt es den Zahlentyp [u]int32_t (bzw. [unsigned] long) und alle
> von Dir beschriebenen Operationen dafür.

Du wirst lachen, aber ich habe eben im Zug von der Uni nach Hause genau 
diese Typen in der stdint.h gefunden. :D

Karl heinz Buchegger schrieb:
> Du hast dir eine Menge Arbeit für nichts gemacht, weil du es verabsäumt
> hast, die Programmiersprache die du benutzt erst mal wenigstens in ihren
> Grundzügen zu lernen.

Naja, ein Menge Arbeit war es nicht. Vielleicht zwei Tüftel-Stunden. 
Allerdings muss ich mich noch zum zweiten Teil deines Satzes 
rechtfertigen. Ich programmiere als Informatik-Student jetzt schon 
länger Java, C, C++, usw. und kenne diese Sprachen durchaus in großen 
Umfang, aber ich Schlaumeier bin fest bei der Annahme geblieben, dass 
der Atmega8 eben nur 8 Bit rechnen kann bzw. 16 Bit Pointer unterstützt.

Klaus schrieb:
> Hallo Nicolas, die Frage bitte nicht falsch verstehen, aber es
> interessiert mich wirklich mal: Wie kommt man auf die Idee, in C
> 32-Bit-Operatoren nachbauen zu wollen?

Siehe oben. Außerdem machen mir so Bit-Tüfteleien unheimlich viel Spaß. 
Ich habe schon bei dem Raytracer-Projekt letztes Jahr in den unteren 
zwei Bit eines aligned Pointers die drei Achsen und das Child-Flag eines 
kd-Trees versteckt. ^^


Dennoch werde ich meine Routinen weiterführen. Somit wird es dann 
möglich sein mit Zahlen zu rechnen, die den ganzen Speicher füllen. :)


Außerdem an alle nochmal ein herzliches Dankeschön. So eine rege 
Beteiligung an einem Thread macht jedenfalls Spaß!

Autor: Klaus (Gast)
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Nicolas G. schrieb:
> Außerdem machen mir so Bit-Tüfteleien unheimlich viel Spaß.

Hm, ich glaube, dir würde es auch Spaß machen, Assembler zu lernen ;)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Nicolas G. schrieb:
> aber ich Schlaumeier bin fest bei der Annahme geblieben, dass
> der Atmega8 eben nur 8 Bit rechnen kann

Dann kennst du leider nichtmal die Grundlagen von C.  Der Datentyp
"int" muss, damit man dem Standard genügt, ja bereits mindestens
16 bits haben, wenn die Maschine mit binärer Zahlendarstellung
arbeitet.

> Dennoch werde ich meine Routinen weiterführen. Somit wird es dann
> möglich sein mit Zahlen zu rechnen, die den ganzen Speicher füllen. :)

Nennt sich "arbitrary precision arithmetic" und gibt's schon fertig
als Bibliothek. ;-)  Habe mir aber noch nicht angesehen, ob die
Bibliothek auch auf einem AVR compilierbar wäre.

Autor: Nicolas G. (nicolas_g)
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> Dann kennst du leider nichtmal die Grundlagen von C.  Der Datentyp
> "int" muss, damit man dem Standard genügt, ja bereits mindestens
> 16 bits haben, wenn die Maschine mit binärer Zahlendarstellung
> arbeitet.

Ja, da hast du natürlich Recht. Da hätte ich selbst drauf kommen müssen.

> Nennt sich "arbitrary precision arithmetic" und gibt's schon fertig
> als Bibliothek. ;-)  Habe mir aber noch nicht angesehen, ob die
> Bibliothek auch auf einem AVR compilierbar wäre.

Dass es solche Bibliotheken schon gibt, war mir klar. Es gibt 
schließlich kaum noch was, was in C oder C++ noch nicht geschrieben 
wurde. Das hindert mich allerdings nicht daran, trotzdem weiter zu 
machen. ;) Da steht mir der Spaß dann im Vordergrund.

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