MSP430G2333下位机乘法运算需要注意的一个问题

背景：

　　最近负责为主板管理电源的电源管理模块编写软体，使用的MCU为MSP430G2333。功能上很简单，即通过板子上的硬件拨码设定，或者通过IIC与主板通信，由主板的BIOS决定开机及关机的延时供电时间。

正文：

　　所有功能均按预期实现，但有一个bug在最后蹦了出来，即在延时关机设定时，明明设定为15、18、48个小时，却每次在9个多小时的时候，电源被执行关闭动作。9个多小时，很有意思的数字。不用深究，问题直接锁定在时间比对函数内。

 1 // when the current time less than the setting time, return 0. Otherwize, return 1.
 2 char compare_timer(unsigned char h, unsigned char m, unsigned char s)    
 3 {
 4     unsigned long TimerCnt     = 0;
 5     unsigned long TimerSetCnt = 0;
 6     unsigned char i;
 7 
 8         // timer_s, timer_m, timer_h are increased in the 1s timer interrupt  
 9         TimerCnt = timer_h*3600  + timer_m*60 + timer_s; 
10     
11         TimerSetCnt = h*3600 + m*60 + s;    
12     
13 
14     if(TimerCnt >= TimerSetCnt) {
15           return 0;    //time is out
16     }
17     else {
18           return 1;
19     }
20 }    

　　根据现象，首先考虑的是溢出问题，TimerCnt 为“unsigned long”型，以最久48个小时来算，也就172800，远小于4个字节的存量。排除！

　　或许是中间变量存储问题，于是将代码更改如下（部分）

　　

char compare_timer(unsigned char h, unsigned char m, unsigned char s)    
{
        ...    

    TimerCnt += timer_m*60 
    TimerCnt += timer_s; 

    TimerSetCnt += h*3600
    TimerSetCnt += m*60
    TimerSetCnt += s;

        ...
}    

　　结果然并卵。排除！

　　前面说过，9个多少小时，9*3600 = 32400，很微妙的数字。65535(0xFFFF) / 2 = 32767，差不多相等。于是，想到了乘法寄存器的问题。

// *********此处理解有偏差，文末更新************************

　　此处，虽说保存结果的位置给了四个字节空间（“unsigned long TimerCnt”），但是在做乘法运算的时候，运算结果会放在乘法结果寄存器，由以上现象可知，乘法结果寄存器最大存放2个字节，其中最高位还得预留给符号位，所以其最大的值为32767(0x7FFF)。改正代码如下：

// ****************************************************　

/* 不再使用 TimerCnt = timer_h*3600 是因为其乘法结果会溢出 
 * 其实本可以有更漂亮的解决办法，但是Rom（4k）不够用了 T_T ···只能这么写    
 */
char compare_timer(unsigned char h, unsigned char m, unsigned char s)    
{
        ...    

    for(i = 0; i < timer_h; i++) { 
            TimerCnt += 3600; 
    } 
    TimerCnt += timer_m*60; 
    TimerCnt += timer_s;

        ...
}         

　　

/* 感谢老司机左栋，此处做个更新，更正之前的误区。-- 2016年9月7日
 *  此前理解有误，以为MSP430乘法运算的结果保存在乘法结果寄存器中，而乘法结果寄存器只能保存2个字节，
 *  最高位还得预留给符号位。其实不然。实际是没有遵守编译器的规则而已。
 *  MSG430是一个"16"位MCU，那么其"int"型即为2个字节(16位)。来看式子。 */
    TimerSetCnt += h*3600 // 此处h为"unsigned char"型，3600为"int"型。
    //那么最终的乘法结果也只能保存为"int"型变量的宽度（2个字节）。若代码改正如下：
    TimerSetCnt += h*3600L // 此处3600加了个"L"，表示其为"long"型。
    //那么最终乘法结果就可保存为"long"型变量的宽度（4个字节）。
/*  所以跟乘法结果寄存器的大小无关，而是编译器有关。
 *  若是以以下方式编写。*/
    TimerSetCnt += 10*3600 // 此处h更改为10。
 /*  则编译器会报一个警告"Out of the range". */

　　至此，总结完毕！下次在下位机的时候，一定要注意不能再犯！

记录地点：深圳WZ

记录时间： 2016年2月29日 （四年一次，有意义~ : ) ）