寻求Cortex-M7（ARMv7EM）GCC双精度定点浮点转换内联汇编实现

针对ARMv7EM架构的Cortex-M7处理器，利用ARM提供的带#fbits参数的VCVT指令可实现浮点数与定点数的转换。已完成单精度版本的实现，现给出对应的双精度转换函数方案。

单精度参考实现 #

// 定点数转单精度浮点数
float fractional_to_float(int32_t op1)
{
    float result;
    asm ("vmov.32 %0, %1\n\t"
         "vcvt.f32.s32 %0, %0, %2" :
         "=w"(result) :
         "r" (op1), "I" (FRACTIONAL_BITS) :
         /* no clobber */);
    return result;
}

// 单精度浮点数转定点数
int32_t float_to_fractional(float op1)
{
    int32_t result;
    asm ("vcvt.s32.f32 %1, %1, %2\n\t"
         "vmov.f32 %0, %1" :
         "=r"(result) :
         "w" (op1), "I" (FRACTIONAL_BITS) :
         /* no clobber */);
    return result;
}

双精度实现方案 #

核心区别在于双精度浮点寄存器使用d约束（对应ARM 64位浮点寄存器），指令替换为双精度版本的VCVT指令：

#include <stdint.h>

// 定点数转双精度浮点数
double fractional_to_double(int32_t op1)
{
    double result;
    // 将32位定点数加载到双精度浮点寄存器，执行定点转双精度转换
    asm ("vmov.32 %0, %1\n\t"
         "vcvt.f64.s32 %0, %0, %2" :
         "=d"(result) :               // 输出约束：双精度浮点寄存器d
         "r" (op1), "I" (FRACTIONAL_BITS) :  // 输入约束：通用寄存器r、立即数I（fbits范围0-31）
         /* 无被破坏的寄存器 */);
    return result;
}

// 双精度浮点数转定点数
int32_t double_to_fractional(double op1)
{
    int32_t result;
    // 执行双精度转32位定点数转换，将结果从浮点寄存器移到通用寄存器
    asm ("vcvt.s32.f64 %1, %1, %2\n\t"
         "vmov.32 %0, %1" :
         "=r"(result) :               // 输出约束：通用寄存器r
         "d" (op1), "I" (FRACTIONAL_BITS) :  // 输入约束：双精度浮点寄存器d、立即数I
         /* 无被破坏的寄存器 */);
    return result;
}

关键说明 #

• 寄存器约束：双精度浮点变量使用d约束，区别于单精度的w约束
• 指令选择：使用vcvt.f64.s32（定点转双精度）和vcvt.s32.f64（双精度转定点）指令完成对应转换
• 数据移动：通过vmov.32指令在32位通用寄存器与64位浮点寄存器间传递定点数数据，适配int32_t的32位宽度

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user27039317