想判斷一個(gè)數(shù)中"1"的個(gè)數(shù)的多少,有沒有什么高效的算法

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-9-22 22:08

最近在搞一個(gè)擇多算法,用于無刷電機(jī)的過零檢測(cè),參考了PIC的代碼,原理大概是這樣的
每10uS讀取一次過零端口的狀態(tài),然后把端口的電平保存,并左移一位,然后再進(jìn)行比較,檢測(cè)這個(gè)數(shù)里面1的位是多少,用來檢測(cè)當(dāng)前端口的電平,實(shí)際上就是一個(gè)濾波
if(IO) a |=0x01;
a <= 1;
a是個(gè)8位數(shù),這樣一來,在讀取8次之后, a 就是一個(gè)完整的8次的IO狀態(tài)了
我就想知道,有沒有什么高效的算法,能快速的檢測(cè) a 里面"1"有多少個(gè),或者是說,快速判斷 a 里面"1"的個(gè)數(shù)超過6個(gè)
這個(gè)又不能用比大小,因?yàn)榭赡軙?huì)出現(xiàn)這種情況: 0111 1111 或者是 1111 1110,或者其它的組合
這兩種情況都是超過了6個(gè)"1"的
PIC的方法是只比較3個(gè)位,用的是數(shù)組的方式,但這種方法在低轉(zhuǎn)速的時(shí)候,有時(shí)候會(huì)檢測(cè)到假的過零事件
先謝謝了
有什么其它關(guān)于無刷電機(jī)知識(shí)的,也可以相互探討一下

ID:688692 · 發(fā)表于 2022-9-22 23:50

這個(gè)不就是查表的事情嗎，常規(guī)256字節(jié)的表，半字節(jié)4位查就是16字節(jié)的表

ID:883242 · 發(fā)表于 2022-9-23 00:33

計(jì)算一個(gè)32位數(shù)字x含有1的個(gè)數(shù)：

x = (x & 0x55555555) + ((x >> 1) & 0x55555555);
x = (x & 0x33333333) + ((x >> 2) & 0x33333333);
x = (x & 0x0F0F0F0F) + ((x >> 4) & 0x0F0F0F0F);
x = (x & 0x00FF00FF) + ((x >> 8) & 0x00FF00FF);
x = (x & 0x0000FFFF) + ((x >> 16) & 0x0000FFFF);

復(fù)制代碼

在 Hacker's Delight 2nd Edition一書的§5.1，你自己看去吧。

ID:624769 · 發(fā)表于 2022-9-23 01:40

if(IO)
{
a |=0x01;
b++；
}
a <= 1;

直接判斷 if(b>=6) 不行么？

ID:844772 · 發(fā)表于 2022-9-23 08:46

還真沒想出太好的辦法，對(duì)于數(shù)位數(shù)，我是這么弄的：Count=(a&0x80)+(a&0x40)+...+(a&0x01) 然后看看Count是幾了。還有人直接位運(yùn)算但我老是編譯不過。

ID:161164 · 發(fā)表于 2022-9-23 09:49

// **********************************************
u8 bdata CompDat = 0;
sbit Data0 = CompDat^0;
sbit Data1 = CompDat^1;
sbit Data2 = CompDat^2;
sbit Data3 = CompDat^3;
sbit Data4 = CompDat^4;
sbit Data5 = CompDat^5;
sbit Data6 = CompDat^6;
sbit Data7 = CompDat^7;
u8 CountBit1(u8 Dat)
{
u8 Result = 0;
CompDat = Dat;
if(Data0)Result++;
if(Data1)Result++;
if(Data2)Result++;
if(Data3)Result++;
if(Data4)Result++;
if(Data5)Result++;
if(Data6)Result++;
if(Data7)Result++;
return Result;
}
// **********************************************
u8 CountBit2(u8 Dat)
{
u8 Result = 0, Mask;
for(Mask = 0x01;Mask!=0;Mask<<=1)
{
if(Dat&Mask)Result++;
}
return Result;
}

復(fù)制代碼

STC89C仿真結(jié)果

STC15W仿真結(jié)果

ID:796531 · 發(fā)表于 2022-9-23 09:53

在 if(IO) 后加一個(gè)語句，新增一個(gè)統(tǒng)計(jì)變量然后自增， count++；，滿8次后等你賦值a=0時(shí)同時(shí)把count=0；不就解決了，沒必要在后面再去計(jì)算吧

ID:88256 · 發(fā)表于 2022-9-23 10:01

188610329 發(fā)表于 2022-9-23 01:40
if(IO)
{
a |=0x01;

這個(gè)簡單的方法我昨晚看帖就冒出來了，樓主不可能想不出來，我估計(jì)樓主是要判斷已經(jīng)生成后的a，也就是判斷任意一個(gè)數(shù)（一個(gè)字節(jié)）里1的個(gè)數(shù)，要極簡的方法我沒想到。

ID:161164 · 發(fā)表于 2022-9-23 10:17

cnos 發(fā)表于 2022-9-22 23:50
這個(gè)不就是查表的事情嗎，常規(guī)256字節(jié)的表，半字節(jié)4位查就是16字節(jié)的表

查表真的快

全字節(jié)592-586=6步
半字節(jié)607-592=15步

ID:1045628 · 發(fā)表于 2022-9-23 10:56

肯定是要一個(gè)中間變量來計(jì)算的，一個(gè)是和樓上一樣，每次進(jìn)行a判斷時(shí)b自增，要么就最后用循環(huán)判斷a
for(i;i<8;i++)
{
if(((a >> i) & 0x01) != 0)
{
b++;
}
}

ID:1034262 · 發(fā)表于 2022-9-23 11:27

查表最快，我常用到這個(gè)判斷，類似權(quán)重濾波。256個(gè)字節(jié)的表而已。

ID:839438 · 發(fā)表于 2022-9-23 11:58

int bitcount (unsigned int n)
{
int count=0 ;
while (n) {
      count++ ;
      n &= (n - 1) ;
}
return count ;
}
這是我前段時(shí)間在另外一個(gè)論壇上看到的作者是 cnxh

ID:624769 · 發(fā)表于 2022-9-23 12:00

hhdsdy 發(fā)表于 2022-9-23 10:01
這個(gè)簡單的方法我昨晚看帖就冒出來了，樓主不可能想不出來，我估計(jì)樓主是要判斷已經(jīng)生成后的a，也就是判 ...

因?yàn)?任何其他可能用的方法, 都不會(huì)比 if(IO) 的時(shí)候，順便 b++ 來的更 “簡” ，所以，我才探討性的，問一下?lián)е�，是基于什么原因，不能用這個(gè)方式。我從來沒有認(rèn)為摟主想不出這個(gè)方法。

ID:1007932 · 發(fā)表于 2022-9-23 13:57

if(IO){
a|=0x01;
cnt++;
}
if(a&0x80) cnt--;
a=a<<1;

復(fù)制代碼

ID:429003 · 發(fā)表于 2022-9-23 14:00

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)data中1的個(gè)數(shù)：counter = 0; while(data) { data &= data - 1; counter++; }，循環(huán)次數(shù)等于置1位的個(gè)數(shù)，代碼實(shí)現(xiàn)，除了查表想不出比這個(gè)效率高的方法了。

ID:332444 · 發(fā)表于 2022-9-23 14:47

如果a不是數(shù)組的話可以判斷a是否=127即可就這么簡單，a可以這樣去算，a=0;if(a==0)++a;else a=a*2+1;

ID:236035 · 發(fā)表于 2022-9-23 16:32

要高效嵌入?yún)R編，C的位操作不方便。

ID:248705 · 發(fā)表于 2022-9-23 17:39

Hephaestus 發(fā)表于 2022-9-23 00:33
計(jì)算一個(gè)32位數(shù)字x含有1的個(gè)數(shù)：

相見恨晚的神書啊，好兄弟好兄弟好兄弟

ID:248705 · 發(fā)表于 2022-9-23 17:49

Hephaestus 發(fā)表于 2022-9-23 00:33
計(jì)算一個(gè)32位數(shù)字x含有1的個(gè)數(shù)：

此書中文譯本
hacker's delight(中文版)
自行網(wǎng)上搜索獲取

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-9-23 22:28

188610329 發(fā)表于 2022-9-23 01:40
if(IO)
{
a |=0x01;

是我沒有把問題說清楚,不好意思了
這是一個(gè)過零檢測(cè)的濾波算法,因?yàn)樵谶^零的時(shí)候,會(huì)有波動(dòng),比較器會(huì)一下子輸出1,一下輸出0
那么我現(xiàn)在要做的就是檢測(cè)出實(shí)際的過零的時(shí)間,就是說檢測(cè)比較器什么時(shí)候是"真實(shí)的從0變成了1"
這中間的過程大概是這樣子的吧:000000000 10101010110110 111111111
中間那一段就是波動(dòng)的時(shí)候
你不能簡單的累計(jì)有多少個(gè)1,比如我定時(shí)器定時(shí)是10uS,如果都累加的話,當(dāng)條件符合的時(shí)候,距離的真實(shí)過零點(diǎn)已經(jīng)過去了60uS這在無刷電機(jī)中時(shí)間太長了
擇多算法真實(shí)的過程是這樣的:每次都比較一下這個(gè)數(shù)中和0和1
當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí),就判定為過零:前面的數(shù)有超過一半是0的,后面的數(shù)超過一半是1的,就認(rèn)為是有效的一次從0變成1的過程
有時(shí)間你可以看一下這里面的算法,后面部分有代碼,我只是想升級(jí)一下而已

01175a_cn.pdf (512.2 KB, 下載次數(shù): 24)

ID:236035 · 發(fā)表于 2022-9-24 08:37

如果有現(xiàn)成算法，那意味著大部分人都已經(jīng)無法升級(jí)這個(gè)算法，除非是數(shù)學(xué)天才。

ID:491577 · 發(fā)表于 2022-9-24 09:51

對(duì)于過零檢測(cè)我用外部中斷IO口檢測(cè)，IO口有跳變馬上進(jìn)入中斷，反應(yīng)最快，比定時(shí)檢測(cè)快。

ID:123289 · 發(fā)表于 2022-9-24 10:08

1、一個(gè)方案是有0：則作過0處理。響應(yīng)快，易受干擾。
2、另個(gè)方案是，出0后，再有連續(xù)N個(gè)1：則作過0處理。響應(yīng)慢，不易受干擾。當(dāng)N=1時(shí)，就是方案一。
樓主可以根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，選擇N。
另一個(gè)要間，是采樣的間隔時(shí)間。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-9-24 22:52

hhh402 發(fā)表于 2022-9-24 09:51
對(duì)于過零檢測(cè)我用外部中斷IO口檢測(cè)，IO口有跳變馬上進(jìn)入中斷，反應(yīng)最快，比定時(shí)檢測(cè)快。

那是有霍爾的
沒有霍爾的,哪能一有中斷就處理呀
換相一次之后馬上就有一次中斷了,如果是低轉(zhuǎn)速有電機(jī),電感量會(huì)大點(diǎn),能有三四的假過零
再到真實(shí)過零的時(shí)候,新西達(dá)電機(jī)好點(diǎn),一般只有一次或者兩次波動(dòng)而已,其它的電機(jī),能有全十多次過零事件
不濾波哪里行呀,IO中斷我也用過,感覺好像不怎么好,1萬/分之后就開始一頓一頓的,電流也開始莫名的大了,估計(jì)就是換相上面的問題
我都燒了快10片IRS2101S了,之前沒管列死的問題,估計(jì)就是中斷頻繁錯(cuò)誤換相搞壞有,現(xiàn)在,加入死區(qū)控制了就好點(diǎn)了

ID:491577 · 發(fā)表于 2022-9-25 18:37

過零檢測(cè)不準(zhǔn)確那時(shí)硬件的問題，加一組低通濾波就可以解決，過零檢測(cè)必須是過零才發(fā)出信號(hào)，如果發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)是硬件問題，更改硬件而不是改程序。單片機(jī)編程必須要懂硬件的，單純懂軟件不行。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-9-26 00:44

hhh402 發(fā)表于 2022-9-25 18:37
過零檢測(cè)不準(zhǔn)確那時(shí)硬件的問題，加一組低通濾波就可以解決，過零檢測(cè)必須是過零才發(fā)出信號(hào)，如果發(fā)出錯(cuò)誤信 ...

不知道你有沒有做過無感無刷電機(jī)?
無感無刷電機(jī)過零點(diǎn)波動(dòng)很大的,就算是加了一個(gè)104電容也是會(huì)有波動(dòng)的
電容不能加太大了,不然過零滯后時(shí)間就太長了
轉(zhuǎn)速1萬多的電機(jī),有的100uS就要換相了,人家商用電調(diào)連濾波電容都不加的
10萬轉(zhuǎn)速的話,過零濾波,PWM調(diào)整,換相,定時(shí)器計(jì)算都要在十幾u(yù)S之內(nèi)完成了
所以,要速度快呀,像那種幾十行代碼的,低轉(zhuǎn)速還行,高轉(zhuǎn)速就不行了
論壇上有的程序,我試了,1萬以下轉(zhuǎn)速還行,超過就不行了

ID:491577 · 發(fā)表于 2022-9-26 10:14

需要速度用STM32高主頻單片機(jī)。不過硬件不行靠軟件只能夠自己玩玩，電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)而已，其他的就談不上了。

ID:624769 · 發(fā)表于 2022-9-26 12:00

Y_G_G 發(fā)表于 2022-9-23 22:28
是我沒有把問題說清楚,不好意思了
這是一個(gè)過零檢測(cè)的濾波算法,因?yàn)樵谶^零的時(shí)候,會(huì)有波動(dòng),比較器會(huì)一下 ...

大概的理解了你的目的. 你看對(duì)不對(duì)?
你定時(shí)器中斷, 每10us(假定時(shí)間) 讀一次 IO，存入變量 a, 變量 a 永遠(yuǎn)只保存最后8次的 IO 狀態(tài)，然后，你希望通過分析變量 a 知道，最后8次是否有6個(gè)以上的1。

如果我上述理解正確的話，個(gè)人覺得應(yīng)當(dāng)從源頭直接開始分析，而不是去分析變量a, (由于你只說是參考PIC，不知道你實(shí)際用的什么單片機(jī)，我就當(dāng)51吧，反正你能看明白)
a<<=1;
if(CY) b--;
if(IO)
{
   a |= 0x01;
   b++;
}
// b的值永遠(yuǎn)和  變量a中 1 的個(gè)數(shù)保持一致。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-9-26 17:10

188610329 發(fā)表于 2022-9-26 12:00
大概的理解了你的目的. 你看對(duì)不對(duì)?
你定時(shí)器中斷, 每10us(假定時(shí)間) 讀一次 IO，存入變量 a, 變量 a 永 ...

不只是只要判斷有多少個(gè)1,還得判斷有多少個(gè)0,用來檢測(cè)IO從0變成1的一個(gè)點(diǎn)
或者是從1變成0
實(shí)際上就是上升沿和下降沿檢測(cè)
但因?yàn)樗俣纫筇?而且IO波動(dòng)過大,又不能漏掉太多,不然會(huì)錯(cuò)過"真實(shí)的"過零點(diǎn),處理時(shí)間并不多,就不能用什么復(fù)雜的算法
當(dāng)然,這個(gè)是現(xiàn)在暫時(shí)用的辦法,以后就用ADC了

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-9-26 17:12

hhh402 發(fā)表于 2022-9-26 10:14
需要速度用STM32高主頻單片機(jī)。不過硬件不行靠軟件只能夠自己玩玩，電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)而已，其他的就談不上了。
...

無刷電機(jī)不要什么高深的硬件呀,一般的就行,有入門的基礎(chǔ)就行
而且,TI早就有現(xiàn)成的硬件電路了,下載直接打開就行了
有AD格式的,打板就能用了

ID:195496 · 發(fā)表于 2022-9-28 13:07

查表最快了，計(jì)算慢一點(diǎn)

ID:624769 · 發(fā)表于 2022-9-28 20:36

Y_G_G 發(fā)表于 2022-9-26 17:10
不只是只要判斷有多少個(gè)1,還得判斷有多少個(gè)0,用來檢測(cè)IO從0變成1的一個(gè)點(diǎn)
或者是從1變成0
實(shí)際上就是上 ...

因?yàn)?nbsp; b 就是變量a 中1 的個(gè)數(shù)。
所以，8-b 就是變量 a 中 0的個(gè)數(shù)。

之所以建議你 if(IO) 的時(shí)候就記錄 1/0 的個(gè)數(shù)，主要是為了把時(shí)間分?jǐn)偟矫看?檢測(cè) IO 電平的時(shí)候。既每次定時(shí)器中斷的時(shí)候只需要 ++ -- 一次，也就是花費(fèi)兩個(gè) 時(shí)鐘，當(dāng)真正滿足你設(shè)定的條件時(shí) 是 1個(gè)時(shí)鐘就出結(jié)果了，真正做到最快響應(yīng)。反正，不管用什么方式去判斷 a 里面有多少 1/0 就算用查表，最少也要用十幾個(gè)時(shí)鐘。當(dāng)然你如果用匯編查表能快點(diǎn)，不過，你不是拋棄匯編了么？所以，也就不考慮了。

橫看豎看要在 a 里面的 1 的個(gè)數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，你最快的速度能夠知道滿足這個(gè)條件的話，也就 b++； b-- ；最合適了。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-9-28 21:53

188610329 發(fā)表于 2022-9-28 20:36
因?yàn)?nbsp; b 就是變量a 中1 的個(gè)數(shù)。
所以，8-b 就是變量 a 中 0的個(gè)數(shù)。

不是要看個(gè)數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的
是要看什么時(shí)候出現(xiàn)從0變成1的真實(shí)時(shí)間點(diǎn),這才是重點(diǎn),我之前沒有描述清楚
用b++或者b--都會(huì)出現(xiàn)0x00和0xff的,因?yàn)闊o刷電機(jī)只有過零點(diǎn)才出現(xiàn)變化,其它時(shí)間,它會(huì)一直是0或者1
if(IO)
{
a |= 0x01;
b++;
}
在沒有到過零點(diǎn)的時(shí)候,假設(shè)IO一直是高電平,b就會(huì)有一個(gè)從255變成0的過程,低轉(zhuǎn)速的時(shí)候,換相時(shí)間是比較長的應(yīng)該是會(huì)超過255*10uS=2,55mS
PIC那個(gè)方案,用新西達(dá)電機(jī)能跑1萬/分的轉(zhuǎn)速,因?yàn)殡娫礇]有大于5A的,改天換個(gè)大電流的試一下能到多少
這個(gè)問題只是討論一下,以后肯定是要用ADC來計(jì)算的

ID:624769 · 發(fā)表于 2022-9-29 00:36

Y_G_G 發(fā)表于 2022-9-28 21:53
不是要看個(gè)數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的
是要看什么時(shí)候出現(xiàn)從0變成1的真實(shí)時(shí)間點(diǎn),這才是重點(diǎn),我之前沒有描述清楚
用b+ ...

我想，我在28樓的回復(fù)，你可能沒仔細(xì)看�；蛘撸瑸g覽器緩沖的關(guān)系，你這里沒有刷出來。我再貼一遍吧，

代碼如下：
a<<=1;
if(CY) b--;
if(IO)
{
   a |= 0x01;
   b++;
}

你說的 255變0的問題是不會(huì)出現(xiàn)的， b永遠(yuǎn)在 0~8 之間，也永遠(yuǎn)等于 a 里面 1的個(gè)數(shù)。
如果你長時(shí)間的高電平， a= 0xff 那么b 也是 = 8，你長時(shí)間的低電平， a=0x00, 那么 b 也是 = 0；這是完全同步的。和你把 a 拿去做任何算法計(jì)算有多少1 是完全吻合的。

當(dāng)然，我不是強(qiáng)迫你用這個(gè)方法，只是我覺得可能你沒完全理解  這個(gè)代碼的記錄原理，跟你再說明一下而已。

ID:86450 · 發(fā)表于 2022-10-22 17:02

用匯編寫，不是更快嗎？

ID:624769 · 發(fā)表于 2022-10-22 23:08

jjwangxu2008 發(fā)表于 2022-10-22 17:02
用匯編寫，不是更快嗎？

你這問題說的……，人家好不容易拋棄了匯編，你讓人家吃回頭草?

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-10-23 14:10

jjwangxu2008 發(fā)表于 2022-10-22 17:02
用匯編寫，不是更快嗎？

我不知道是從什么地方傳出"匯編比C快"的說法的
網(wǎng)上說的匯編效率比C高,那得是匯編寫得好的
匯編寫得不好的,堆出來的代碼,效率要比C慢的
這個(gè)帖子討論了很多,我再說一次吧
我只想從多個(gè)抖動(dòng)中快速的找到真實(shí)上升沿或者是下降沿,檢測(cè)BLDC無刷電機(jī)的過零點(diǎn)
論壇上,網(wǎng)上都有教程,但很多是低速的,高速的效果都不怎么好

ID:688692 · 發(fā)表于 2022-10-24 16:49

樓主是需要多快的響應(yīng)速度呢？還是這個(gè)響應(yīng)速度是動(dòng)態(tài)可變的？比如你采樣的速度是多少，出現(xiàn)多少個(gè)連續(xù)的0或者1就認(rèn)為信號(hào)已經(jīng)穩(wěn)定了。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-10-24 17:54

cnos 發(fā)表于 2022-10-24 16:49
樓主是需要多快的響應(yīng)速度呢？還是這個(gè)響應(yīng)速度是動(dòng)態(tài)可變的？比如你采樣的速度是多少，出現(xiàn)多少個(gè)連續(xù)的0 ...

不是多少個(gè)0或者多少個(gè)1的問題
而是一個(gè)從0變成1,或者是從1變成0的真實(shí)時(shí)間
其實(shí)就是無刷電機(jī)過零檢測(cè)
10uS一次采樣,那么,檢測(cè)的過程也就1-2uS左右吧,時(shí)間太長,會(huì)影響到10uS的周期,而且,主程序還要一些時(shí)間呢
現(xiàn)在暫時(shí)是用ADC來檢測(cè)了,等到以后有時(shí)間了再改進(jìn)一下這個(gè)程序

ID:639020 · 發(fā)表于 2022-10-24 18:52

給你個(gè)參考代碼

MOV R2,#8
MOV R3,#0
LOOP:RLC A
JC $+4
INC R3
DJNZ R2,LOOP
RET

復(fù)制代碼

最后R3返回的值大于16，就是1多于0
調(diào)用這個(gè)子程序一共花費(fèi)54個(gè)指令周期，
如果你不用循環(huán)體，把代碼寫長一點(diǎn)，那么31個(gè)指令周期就夠了

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