线性插值可以在 Windows 上工作，但不能在我的 PIC18F 上工作，8 位拱形有问题吗？

Question

我已经在PIC18F设备上实现了线性插值，在该设备中，我将用EEPROM中的间隔插值ADC值。我测试了代码，但无法正确计算。因此，我将其放入计算机中，并且计算效果很好，因此我真的不知道问题可能来自哪里，因为我现在用于测试目的的两个功能在两个平台上都是相同的。

这些都是两个平台的功能相同的功能：

uint16_t interpolate(uint16_t a, uint16_t b, uint16_t c, uint16_t d, uint16_t raw) {
    // b+(x-a)*(d-b)/(c-a)
    return b + (raw - a) * (d - b) / (c - a);
}

uint16_t mapRawToCal(uint16_t raw) {
    uint16_t cal = 0;

    if (raw < 150) {
        cal = 0;
    }
    else if (raw >= 150 && raw <= 457) {
        cal = interpolate(150, 0, 457, 800, raw);
    }
    else if (raw > 457 && raw <= 1235) {
        cal = interpolate(457, 800, 1235, 1000, raw);
    }
    else if (raw > 1235 && raw <= 1988) {
        cal = interpolate(1235, 1000, 1988, 1988, raw);
    }
    else if (raw > 1988 && raw <= 2700) {
        cal = interpolate(1988, 1988, 2700, 3500, raw);
    }
    else if (raw > 2700 && raw <= 3560) {
        cal = interpolate(2700, 3500, 3560, 3300, raw);
    }
    else if (raw > 3560 && raw <= 3987) {
        cal = interpolate(3560, 3300, 3987, 4096, raw);
    }
    else if (raw > 3987) {
        cal = 4096;
    }

    return cal;
}

这是PIC18F设备主函数：

int main(void) {
    // Setup
 hardware_init();
   
 ADC_Init();
    
    // Loop
    while(1) {
        uint16_t ch1Data;
        ch1Data = ADC_Read(1);
        
        uint16_t *buf = usb_get_in_buffer(1);
        buf[0] = ch1Data; // Rx Axis
        buf[1] = mapRawToCal(ch1Data); // Ry Axis
           
        usb_send_in_buffer(1, 4);
           
        __delay_ms(200); //Delay

        #ifndef USB_USE_INTERRUPTS
        usb_service();
        #endif
    }
    
 return 0;
}

这是Windows上的主要功能：

int main() {
    for (uint16_t raw = 0; raw <= 4096; raw++) {
        printf("input=%d - output=%d\n", raw, mapRawToCal(raw));
    }

    return 0;
}

这是C Windows Program的块中的Console（这是准确的）：

input=129 - output=0
input=130 - output=0
input=131 - output=0
input=132 - output=0
input=133 - output=0
input=134 - output=0
input=135 - output=0
input=136 - output=0
input=137 - output=0
input=138 - output=0
input=139 - output=0
input=140 - output=0
input=141 - output=0
input=142 - output=0
input=143 - output=0
input=144 - output=0
input=145 - output=0
input=146 - output=0
input=147 - output=0
input=148 - output=0
input=149 - output=0
input=150 - output=0
input=151 - output=2
input=152 - output=5
input=153 - output=7
input=154 - output=10
input=155 - output=13
input=156 - output=15
input=157 - output=18
input=158 - output=20
input=159 - output=23
input=160 - output=26
input=161 - output=28
input=162 - output=31
input=163 - output=33
input=164 - output=36
input=165 - output=39
input=166 - output=41
input=167 - output=44
input=168 - output=46
input=169 - output=49
input=170 - output=52
input=171 - output=54
input=172 - output=57
input=173 - output=59
input=174 - output=62
input=175 - output=65
input=176 - output=67
input=177 - output=70
input=178 - output=72
input=179 - output=75
input=180 - output=78
input=181 - output=80
input=182 - output=83
input=183 - output=85
input=184 - output=88
input=185 - output=91
input=186 - output=93
input=187 - output=96
input=188 - output=99
input=189 - output=101
input=190 - output=104
input=191 - output=106
input=192 - output=109
input=193 - output=112
input=194 - output=114
input=195 - output=117
input=196 - output=119
input=197 - output=122
input=198 - output=125
input=199 - output=127
input=200 - output=130
input=201 - output=132
input=202 - output=135
input=203 - output=138
input=204 - output=140
input=205 - output=143
input=206 - output=145
input=207 - output=148
input=208 - output=151
input=209 - output=153
input=210 - output=156
input=211 - output=158
input=212 - output=161
input=213 - output=164
input=214 - output=166
input=215 - output=169
input=216 - output=171
input=217 - output=174
input=218 - output=177
input=219 - output=179
input=220 - output=182
input=221 - output=185
input=222 - output=187
input=223 - output=190
input=224 - output=192
input=225 - output=195
input=226 - output=198
input=227 - output=200
input=228 - output=203
input=229 - output=205
input=230 - output=208
input=231 - output=211
input=232 - output=213
input=233 - output=216
input=234 - output=218
input=235 - output=221
input=236 - output=224
input=237 - output=226
input=238 - output=229
input=239 - output=231
input=240 - output=234
input=241 - output=237
input=242 - output=239
input=243 - output=242
input=244 - output=244
input=245 - output=247
input=246 - output=250
input=247 - output=252
input=248 - output=255
input=249 - output=257
input=250 - output=260
input=251 - output=263
input=252 - output=265
input=253 - output=268
input=254 - output=271
input=255 - output=273
input=256 - output=276
input=257 - output=278
input=258 - output=281
input=259 - output=284
input=260 - output=286
input=261 - output=289
input=262 - output=291
input=263 - output=294
input=264 - output=297
input=265 - output=299
input=266 - output=302
input=267 - output=304
input=268 - output=307
input=269 - output=310
input=270 - output=312
input=271 - output=315
input=272 - output=317
input=273 - output=320
input=274 - output=323
input=275 - output=325
input=276 - output=328
input=277 - output=330
input=278 - output=333
input=279 - output=336
input=280 - output=338
input=281 - output=341
input=282 - output=343
input=283 - output=346
input=284 - output=349
input=285 - output=351
input=286 - output=354
input=287 - output=357
input=288 - output=359
input=289 - output=362
input=290 - output=364
input=291 - output=367
input=292 - output=370
input=293 - output=372
input=294 - output=375
input=295 - output=377
input=296 - output=380
input=297 - output=383
input=298 - output=385
input=299 - output=388
input=300 - output=390
input=301 - output=393
input=302 - output=396
input=303 - output=398
input=304 - output=401
input=305 - output=403
input=306 - output=406
input=307 - output=409
input=308 - output=411
input=309 - output=414
input=310 - output=416
input=311 - output=419
input=312 - output=422
input=313 - output=424
input=314 - output=427
input=315 - output=429
input=316 - output=432
input=317 - output=435
input=318 - output=437
input=319 - output=440
input=320 - output=442
input=321 - output=445
input=322 - output=448
input=323 - output=450
input=324 - output=453
input=325 - output=456
input=326 - output=458
input=327 - output=461
input=328 - output=463
input=329 - output=466
input=330 - output=469
input=331 - output=471
input=332 - output=474
input=333 - output=476
input=334 - output=479
input=335 - output=482
input=336 - output=484
input=337 - output=487
input=338 - output=489
input=339 - output=492
input=340 - output=495
input=341 - output=497
input=342 - output=500
input=343 - output=502
input=344 - output=505
input=345 - output=508
input=346 - output=510
input=347 - output=513
input=348 - output=515
input=349 - output=518
input=350 - output=521
input=351 - output=523
input=352 - output=526
input=353 - output=528
input=354 - output=531
input=355 - output=534
input=356 - output=536
input=357 - output=539
input=358 - output=542
input=359 - output=544
input=360 - output=547
input=361 - output=549
input=362 - output=552
input=363 - output=555
input=364 - output=557
input=365 - output=560
input=366 - output=562
input=367 - output=565
input=368 - output=568
input=369 - output=570
input=370 - output=573
input=371 - output=575
input=372 - output=578
input=373 - output=581
input=374 - output=583
input=375 - output=586
input=376 - output=588
input=377 - output=591
input=378 - output=594
input=379 - output=596
input=380 - output=599
input=381 - output=601
input=382 - output=604
input=383 - output=607
input=384 - output=609
input=385 - output=612
input=386 - output=614
input=387 - output=617
input=388 - output=620
input=389 - output=622
input=390 - output=625
input=391 - output=628
input=392 - output=630
input=393 - output=633
input=394 - output=635
input=395 - output=638
input=396 - output=641
input=397 - output=643
input=398 - output=646
input=399 - output=648
input=400 - output=651
input=401 - output=654
input=402 - output=656
input=403 - output=659
input=404 - output=661
input=405 - output=664
input=406 - output=667
input=407 - output=669
input=408 - output=672
input=409 - output=674
input=410 - output=677
input=411 - output=680
input=412 - output=682
input=413 - output=685
input=414 - output=687
input=415 - output=690
input=416 - output=693
input=417 - output=695
input=418 - output=698
input=419 - output=700
input=420 - output=703
input=421 - output=706
input=422 - output=708
input=423 - output=711
input=424 - output=714
input=425 - output=716
input=426 - output=719
input=427 - output=721
input=428 - output=724
input=429 - output=727
input=430 - output=729
input=431 - output=732
input=432 - output=734
input=433 - output=737
input=434 - output=740
input=435 - output=742
input=436 - output=745
input=437 - output=747
input=438 - output=750
input=439 - output=753
input=440 - output=755
input=441 - output=758
input=442 - output=760
input=443 - output=763
input=444 - output=766
input=445 - output=768
input=446 - output=771
input=447 - output=773
input=448 - output=776
input=449 - output=779
input=450 - output=781
input=451 - output=784
input=452 - output=786
input=453 - output=789
input=454 - output=792
input=455 - output=794
input=456 - output=797
input=457 - output=800
input=458 - output=800
input=459 - output=800
input=460 - output=800
input=461 - output=801
input=462 - output=801
input=463 - output=801
input=464 - output=801
input=465 - output=802
input=466 - output=802
input=467 - output=802
input=468 - output=802
input=469 - output=803
input=470 - output=803
input=471 - output=803
input=472 - output=803
input=473 - output=804
input=474 - output=804
input=475 - output=804
input=476 - output=804
input=477 - output=805
input=478 - output=805
input=479 - output=805
input=480 - output=805
input=481 - output=806
input=482 - output=806
input=483 - output=806
input=484 - output=806
input=485 - output=807
input=486 - output=807
input=487 - output=807
input=488 - output=807
input=489 - output=808
input=490 - output=808
input=491 - output=808
input=492 - output=808
input=493 - output=809
input=494 - output=809
input=495 - output=809
input=496 - output=810
input=497 - output=810
input=498 - output=810
input=499 - output=810
input=500 - output=811
input=501 - output=811
input=502 - output=811
input=503 - output=811
input=504 - output=812
input=505 - output=812
input=506 - output=812

这是视频PIC输出，顶图是来自ADC的原始数据，底部是带有计算/插值数据：

任何帮助都非常感谢！谢谢你！

Answer 1

在函数 interpaly（）中，此乘法：

(raw - a) * (d - b)

根据这些类型的宽度，产生类型 int int > int > int 的结果。对于8位拱门，它们大概是16位宽（最小值），然后结果将具有 intect 的类型。再次假设16位宽度，对于某些输入值，该结果将溢出。

在Windows上，您会发现 int 和未签名的int 都是32位宽。相同乘法的结果将具有类型 int （尽管在这种情况下没有区别），并且不会溢出。

您可以通过几种方法来处理此操作。假设您想产生相同的数字结果，则可以将其中一个操作数施加到 ：

    return b + (unsigned long)(raw - a) * (d - b) / (c - a);

这可能会以较小的计算成本产生。

另外，如果您愿意接受精确度损失，那么您可以在乘法之前执行该部门，以提高清晰度，我会以这种方式写下：

    return b + (d - b) * ((raw - a) / (c - a));

Answer 2

您分别是算术溢出和整数促销的“受害者”，并且整数在PIC和PC上具有不同的尺寸。

如果操作数适合整数，则所有整数计算都使用 int 完成。

只是 raw = 2488：

• a 是1988
• b 是1988
• c 是2700
• d d a a a a 是一个示例2488： b /code>是3500

（RAW -A）给出500和（d -b）给出1512

。 （D -B）应为756000。

在PC上，您可以获得此结果，因为其 int 使用32位，因此具有-2147483648至+2147483647。在分区和以下计算之后，结果最终再次适合 uint16_t 。

但是您的图片仅使用16位用于 int 和无符号int ，后者是别名类型的基本类型 uint16_t 。由于 uint16_t 不适合 int ，因此未完成整数促销。但是，结果溢出了0至65535的范围，因为该产品被降低至16位。计算的结果为35104，并给您错误的插值。

---

解决方案是使用一种类型的 int32_t 或 uint32_t 的中间结果，该结果提供了更大的范围。

Answer 3

正如其他人分析的那样，您遇到了算术溢出问题。一种解决方案是使用 32 位算术。另一个方法是保留 16 位算术，但直接回到基础知识。

什么是3*5？是 5 + 5 + 5。10

/ 3 是多少？它是 10 减去 3 的次数，直到余数小于 3。

10 - 3 = 7  => 1 r 7
7 - 3 = 4   => 2 r 4
4 - 3 = 1   => 3 r 1

考虑到这一点，您可以交错运算。这基本上就是我们过去在没有乘法或除法指令的情况下或者当差异不是 2 的幂时在汇编程序中执行此操作的方式。它比简单的乘法和除法需要更多代码，但您不需要诉诸 32 位算术。这应该适用于 12 位 ADC。

uint16_t interp(uint16_t xlo, uint16_t ylo, uint16_t xhi, uint16_t yhi, uint16_t x)
{
    // yhi + (x - xlo) * (yhi - ylo) / (xhi - xlo)
    uint16_t xdiff = xhi - xlo;
    uint16_t ydiff = yhi - ylo;

    uint16_t times = x - xlo;

    // Do 16 bit interpolation without going into 32-bit arithmetic
    uint16_t remain = 0;
    uint16_t quotient = 0;
    for (int tt = 0; tt < times; ++tt)
    {
        // The 'multiply' - assume that the addition will not 
        // take the result over 0xFFFF
        remain += ydiff;

        // The 'divide'
        while (remain > xdiff)
        {
            remain -= xdiff;
            quotient += 1;
        }
    }

    // If we need to round up
    // uint16_t yhalf = ydiff >> 1;
    // if (remain > yhalf) quotient += 1;
    return ylo + quotient;
}