在python中将IEEE浮点数转换为TI TMS320C30 32位浮点数

Question

我需要按照以下约定将 python 浮点数转换为 TI DSP TMS320C30 浮点数表示：

http://www.ti.com/lit/an/spra400/spra400.pdf#page=13

我尝试了一些方法，但似乎无法完全理解所提出的算法。 我还找到了该算法的C version，但看起来它是在 TI DSP 中运行的版本，所以有些操作我无法弄清楚（例如反转符号）。

我在下面有一个非常幼稚的实现，但是它不起作用...

# see http://www.ti.com/lit/an/spra400/spra400.pdf

import math

def twos_comp(val, bits):
    """compute the 2's complement of int value val"""
    if( (val&(1<<(bits-1))) != 0 ):
        val = val - (1<<bits)
    return val

def float_to_ti( f ):
    m,e = math.frexp( f )
    # print m, e,
    mantissa = int(str(m)[2:])
    exponent = twos_comp((e - 127), 8) if e != 0 else (-128)
    sign = 1 if f < 0 else 0
    # print sign, mantissa, exponent
    return ((sign << 30) + (exponent << 24) + mantissa) & 0xffffffff

一些期望值的例子：

# Float     TI Decimal value of the resulting 32bits
#################################################
# 0.0         2147483648
# 1.0         0
# 100         105381888
# 0.000021    4029688104
# 10          52428800
# -1.0        4286578688
# -10.0       65011712
# -0.0021     4160118745
# -84.5487    114747153

我认为这归结为 python 返回尾数/有效数的方式，但我不确定。
您将如何从这里开始？

注意：我发现this question 可能是相关的，我会查看结构包并解包..

仅供参考：我使用加载到 DSP 中的 C 程序检索了理论值，如下所示：

{
  float f = -1.0; printf("F: %f -> %u", f, *(unsigned int*)&f);
  f = -10.0;      printf("F: %f -> %u", f, *(unsigned int*)&f);
  f = -0.0021;    printf("F: %f -> %u", f, *(unsigned int*)&f);
  f = -84.5487;   printf("F: %f -> %u", f, *(unsigned int*)&f);
}

工作实施

按照 Armin 的回答，我得到了负数：

def float_to_ti(f):
    m, e = math.frexp(f)
    ma = m
    m = abs(m * 2)
    e -= 1
    sign = (math.copysign(1.0, f) < 0)
    man = int((m - 1.0) * (1 << 23))
    if sign:
        man *= -1
    if e == 0 and sign == 1:
        e = 255
    if f == 0.0:
        return (128 << 24) | (sign << 23)
    return ((e & 0xff) << 24) | (sign << 23) | man & 0x7fffff

Answer 1

以下代码通过了您的测试：

def float_to_ti( f ):
    m, e = math.frexp(f)
    m *= 2
    e -= 1
    sign = (math.copysign(1.0, f) < 0)
    if f == 0.0:
        return (128 << 24) | (sign << 23)
    if sign:
        m += 2.0
        if m == 1.0:
            m = 0.0
            e -= 1
    else:
        m -= 1.0
    assert 0.0 <= m < 1.0
    return ((e & 0xff) << 24) | (sign << 23) | int(m * (1 << 23) + 0.5)

注意不同的顺序（指数、符号、尾数）。另请注意， math.freexp() 不会返回任何 IEEE 格式的内容，因此此代码无需担心任何 IEEE 详细信息：(e & 0xff) 将指数（作为有符号字符）转换为无符号数。最后，请注意 C30 格式不支持非规范化，这意味着它的尾数的最高位是隐含的（因此m - 1.0）。