C28x IQmath库使用

IQmath库是TI C28x系列DSP中使用的一个高度优化且高精度的数学库，用于使用定点算法实现浮点运算。在DSP编程中，出于性能的考虑，应尽量使用IQmath库代替ANSI C中的math库。IQmath库同时支持C和C++，此处仅讨论使用C语言的情况。

IQmath的官方使用手册为SPRC990 C28x IQmath Library，在ControlSUITE中可以找到这份文档的最新版本。

使用方法

1. 添加库文件IQmath.lib或IQmath_f32.lib，后者用于带FPU单元的DSP；
2. 包含头文件IQmathLib.h；
3. 修改CMD文件，添加其中与IQmath相关的部分。

Q格式

Q格式是一种定点小数表示方法，具体来说，二者的转换关系为：

**定点数 = 浮点数 * 2^Q **

在C2000中，统一使用32位来表示。QN格式对应数据类型为_iqN，表示使用N位来表示小数，其余32-N位表示整数，故Q0其实就是一般的32位整数。具体的Q1~Q30的取值范围及精度见下表：

_iq类型代表使用GLOBAL_Q定义的精度，GLOBAL_Q在IQmathLib.h文件中定义，默认为：

#ifndef GLOBAL_Q
#define GLOBAL_Q 24 /* Q1 to Q29 */
#endif

可直接更改IQmathLib.h文件中的定义，也可使用如下方法覆盖此定义：

#define GLOBAL_Q 21 /* Set the Local Q value */
#include <IQmathLib.h>

常用函数

函数命名惯例为：_IQNxxx()，其中N代表使用的Q格式，省略的话使用GLOBAL_Q中的定义；xxx为函数名，如sin、exp等。下面列举一些常用函数，其中的N大部分都可以省略使用GLOBAL_Q。

格式转换

函数原型	说明
_iqN _IQN(float F)	将float转为_iqN格式
float _IQNtoF(_qiN A)	将_iqN格式转为float
_iqN _IQtoIQN(_iq A)	将全局_iq格式转为_iqN格式
_iq _IQNtoIQ(_iqN A)	将_iqN格式转为全局_iq格式
long _IQNint(_iqN A)	提取整数部分
_iqN _IQNfrac(_iqN A)	提取小数部分
_iqN _atoIQN(char *S)	将字符串转为_iqN格式
int _IQNtoa(char *S, const *format, long x)	将_iqN格式转为字符串

算数运算

对于相同_iqN格式的两个数之间的加减法，可以使用+、-直接进行，注意不要溢出即可；对于不同_iqN格式的两个数，需要转换为相同_iqN格式后再进行加减。

函数原型	说明
_iqN _IQNmpy(_iqN A, _iqN B)	基本乘法
_iqN _IQNrsmpy(_iqN A, _iqN B)	带凑整(rounding)和饱和(saturation)的乘法
_iqN _IQNmpyI32(_iqN A, long B)	_iqN与long相乘
_iqN _IQNdiv(_iqN A, _iqN B)	基本除法

三角函数

函数原型	说明
_iqN _IQNsin(_iqN A)	正弦
_iqN _IQNcos(_iqN A)	余弦
_iqN _IQNtan(_iqN A)	正切
_iqN _IQNasin(_iqN A)	反正弦
_iqN _IQNacos(_iqN A)	反余弦
_iqN _IQNatan(_iqN A)	反正切

其它常用函数

函数原型	说明
_iqN _IQNabs(_iqN A)	绝对值
_iqN _IQNexp(_iqN A)	exp
_iqN _IQNlog(_iqN A)	自然对数
_iqN _IQNsqrt(_iqN A)	开平方
_iqN _IQNisqrt(_iqN A)	开平方后取倒数
_iqN _IQNmag(_iqN A, _iqN B)	欧氏距离

Benchmark

完整的IQmath函数及性能评估表如下：