由于單片機的性能同電腦的性能是天淵之別的,無論從空間資源上、內(nèi)存資源、工作頻率,都是無法與之比較的。PC 機編程基本上不用考慮空間的占用、內(nèi)存的占用的問題,最終目的就是實現(xiàn)功能。而對于單片機來說就截然不同了,一般的單片機的Flash 和Ram 的資源是有限的,可想而知,單片機的資源是少得可憐,為此我們必須想法設法榨盡其所有資源,將它的性能發(fā)揮到最佳,程序設計時必須遵循以下幾點進行優(yōu)化:
1、使用盡量小的數(shù)據(jù)類型
能用unsiged就不用signed;能用char就不用int;能不用floating就不用;能用位操作不用算數(shù)。
2、使用自加、自減指令
通常使用自加、自減指令和復合賦值表達式(如a-=1 及a+=1 等)都能夠生成高質(zhì)量的程序代碼,編譯器通常都能夠生成inc 和dec 之類的指令,而使用a=a+1 或a=a-1 之類的指令,有很多C 編譯器都會生成二到三個字節(jié)的指令。
3、減少運算的強度
可以使用運算量小但功能相同的表達式替換原來復雜的的表達式。
(1) 求余運算
N= N %8 可以改為N = N &7
說明:位操作只需一個指令周期即可完成,而大部分的C 編譯器的“%”運算均是調(diào)用子程序來完成,代碼長、執(zhí)行速度慢。通常,只要求是求2n 方的余數(shù),均可使用位操作的方法來代替。
(2) 平方運算
N=Pow(3,2) 可以改為N=3*3
說明:在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機中(如51 系列),乘法運算比求平方運算快得多, 因為浮點數(shù)的求平方是通過調(diào)用子程序來實現(xiàn)的,乘法運算的子程序比平方運算的子程序代碼短,執(zhí)行速度快。
(3) 用位移代替乘法除法
N=M*8 可以改為N=M<<3N=M/8 可以改為N=M>>3
說明:通常如果需要乘以或除以2n,都可以用移位的方法代替。如果乘以2n,都可以生成左移的代碼,而乘以其它的整數(shù)或除以任何數(shù),均調(diào)用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調(diào)用乘除法子程序生成的代碼效率高。實際上,只要是乘以或除以一個整數(shù),均可以用移位的方法得到結(jié)果。
如N=M*9可以改為N=(M<<3)+M;
(4) 自加自減的區(qū)別
例如我們平時使用的延時函數(shù)都是通過采用自加的方式來實現(xiàn)。
void DelayNms(UINT16 t){UINT16 i,j;for(i=0;idefine MAX(A,B) {(A)>(B)?(A):(B)}
說明:函數(shù)和宏函數(shù)的區(qū)別就在于,宏函數(shù)占用了大量的空間,而函數(shù)占用了時間。大家要知道的是,函數(shù)調(diào)用是要使用系統(tǒng)的棧來保存數(shù)據(jù)的,如果編譯器里有棧檢查選項,一般在函數(shù)的頭會嵌入一些匯編語句對當前棧進行檢查;同時,CPU也要在函數(shù)調(diào)用時保存和恢復當前的現(xiàn)場,進行壓棧和彈棧操作,所以,函數(shù)調(diào)用需要一些CPU時間。而宏函數(shù)不存在這個問題。宏函數(shù)僅僅作為預先寫好的代碼嵌入到當前程序,不會產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用,所以僅僅是占用了空間,在頻繁調(diào)用同一個宏函數(shù)的時候,該現(xiàn)象尤其突出。
1.適當?shù)厥褂?a target="_blank">算法
假如有一道算術(shù)題,求1~100 的和。
作為程序員的我們會毫不猶豫地點擊鍵盤寫出以下的計算方法:
UINT16 Sum(void){UINT8 i,s;for(i=1;i<=100;i++){s+=i;}return s;}
很明顯大家都會想到這種方法,但是效率方面并不如意,我們需要動腦筋,就是采用數(shù)學算法解決問題,使計算效率提升一個級別。
UINT16 Sum(void){UINT16 s;s=(100 *(100+1))>>1;return s;}
結(jié)果很明顯,同樣的結(jié)果不同的計算方法,運行效率會有大大不同,所以我們需要最大限度地通過數(shù)學的方法提高程序的執(zhí)行效率。
2.用指針代替數(shù)組
在許多種情況下,可以用指針運算代替數(shù)組索引,這樣做常常能產(chǎn)生又快又短的代碼。與數(shù)組索引相比,指針一般能使代碼速度更快,占用空間更少。使用多維數(shù)組時差異更明顯。下面的代碼作用是相同的,但是效率不一樣。
UINT8 szArrayA[64];UINT8 szArrayB[64];UINT8 i;UINT8 *p=szArray;for(i=0;i<64;i++)szArrayB=szArrayA;for(i=0;i<64;i++)szArrayB=*p++;
指針方法的優(yōu)點是,szArrayA 的地址裝入指針p 后,在每次循環(huán)中只需對p 增量操作。在數(shù)組索引方法中,每次循環(huán)中都必須進行基于i 值求數(shù)組下標的復雜運算。
3.強制轉(zhuǎn)換
C 語言精髓第一精髓就是指針的使用,第二精髓就是強制轉(zhuǎn)換的使用,恰當?shù)乩弥羔樅蛷娭妻D(zhuǎn)換不但可以提供程序效率,而且使程序更加之簡潔,由于強制轉(zhuǎn)換在C 語言編程中占有重要的地位,下面將已五個比較典型的例子作為講解。
例子1:將帶符號字節(jié)整型轉(zhuǎn)換為無符號字節(jié)整型
UINT8 a=0;INT8 b=-3;a=(UINT8)b;
例子2:在大端模式下(8051 系列單片機是大端模式),將數(shù)組a[2]轉(zhuǎn)化為無符號16 位整型值。
方法1:采用位移方法。
UINT8 a[2]={0x12,0x34};UINT16 b=0;b=(a[0]<<8)|a[1];
結(jié)果:b=0x1234
方法2:強制類型轉(zhuǎn)換。
UINT8 a[2]={0x12,0x34};
UINT16 b=0;
b= (UINT16 )a; //強制轉(zhuǎn)換
結(jié)果:b=0x1234
例子3:保存結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)內(nèi)容。
方法1:逐個保存。
typedef struct _ST{UINT8 a;UINT8 b;UINT8 c;UINT8 d;UINT8 e;}ST;ST s;UINT8 a[5]={0};s.a=1;s.b=2;s.c=3;s.d=4;s.e=5;a[0]=s.a;a[1]=s.b;a[2]=s.c;a[3]=s.d;a[4]=s.e;
結(jié)果:數(shù)組a 存儲的內(nèi)容是1、2、3、4、5。
方法2:強制類型轉(zhuǎn)換。
typedef struct _ST{UINT8 a;UINT8 b;UINT8 c;UINT8 d;UINT8 e;}ST;ST s;UINT8 a[5]={0};UINT8 p=(UINT8 )&s;//強制轉(zhuǎn)換UINT8 i=0;s.a=1;s.b=2;s.c=3;s.d=4;s.e=5;for(i=0;i
define Perror(FUN) printf(“Err:%s %s %d: %s ”, FILE, func,LINE,FUN) 類linux的perror函數(shù)實現(xiàn),這里加了出錯的文件位置,所在函數(shù),引發(fā)出錯調(diào)用的函數(shù)FUN。
宏中#和##的用法define STR(s) #sdefine CONS(a, b) int(a##e##b)printf(STR(vck));//輸出vckprintf(“%d ”, CONS(2,3));//2e3 輸出2000
這些方法常用,必然會讓你的代碼更加簡潔高效!
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原文標題:編寫高效率穩(wěn)定的單片機代碼,其實也沒你想得那么難~
文章出處:【微信號:Mouser-Community,微信公眾號:貿(mào)澤電子設計圈】歡迎添加關注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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