八位微控制器的代碼優(yōu)化技巧

本文將介紹一些優(yōu)化技術(shù)，幫助設(shè)計(jì)人員節(jié)約多達(dá) 10% 的代碼空間，從而讓容量有限的程序存儲器支持更多新特性和補(bǔ)丁。

良好的操作方法

許多程序員在 32 位處理器上學(xué)習(xí)編寫軟件，如 Intel 的 Pentium 處理器或某種 ARM 平臺。不過，嵌入式領(lǐng)域的軟件編寫需要不同的思路。在 32 位 CPU 上，存儲比特位的最佳方法通常是使用 32 位變量。對 8 位處理器而言，最好的辦法就是采用單字節(jié)。像增強(qiáng)型 8051s 等某些處理器可能提供特殊的 1 位變量。

嵌入式處理器通常會超出標(biāo)準(zhǔn)的哈佛架構(gòu)將存儲器分散到不同的存儲器空間中，有的相互重疊，有的又是相互分離。例如，8051 中常見的存儲器空間包括 CODE、XDATA、DATA、IDATA、BIT 以及寄存器等。當(dāng)要決定在何處存放變量時(shí)，了解每個(gè)存儲器空間的優(yōu)缺點(diǎn)顯得非常重要，特別是在各個(gè)存儲空間的容量都有限時(shí)更是如此。例如，IDATA 空間可能只能運(yùn)行 256 個(gè)字節(jié)，不過它為間接存取進(jìn)行了優(yōu)化。雖然 DATA 空間也只能運(yùn)行 256 個(gè)字節(jié)，但它包括了 位可尋址空間和寄存器。盡管 CODE 和 XDATA 只能通過慢速間接存取機(jī)制進(jìn)行訪問，但它們的尋址空間卻高達(dá) 64K。

許多 8 位 CPU 的編譯器包含了很多優(yōu)化程序，不過，這些優(yōu)化程序都有其局限性。如果可以，應(yīng)該盡可能簡化表達(dá)。例如下面這段代碼：

X = a * CONSTANT1;

X *= CONSTANT2;

通常要比下述代碼多占空間:

X = a * CONSTANT1* CONSTANT2;

因?yàn)榫幾g器能將兩個(gè)常量合并為一個(gè)。

優(yōu)化——三思而后行

經(jīng)驗(yàn)豐富的木匠都知道做事應(yīng)該事先作好計(jì)劃，三思而后行。嵌入式固件工程師也應(yīng)該遵循這一原則。所有嵌入式編譯器都提供了一個(gè)可給出有用信息映射文件。如圖 1 所示，該映射文件提供了本文所用代碼示例的有用信息。圖中所示的庫 (LIB_CODE) 使用的空間超過了 1K，而且啟動(dòng)代碼 (c51startup) 使用的代碼超過了 140 字節(jié)。

進(jìn)行優(yōu)化的另一原因是可以節(jié)約時(shí)間。在優(yōu)化之前，衡量程序的性能尤為重要。顯而易見，如果源文件過大，肯定會占用大量的存儲器空間，但我們很難測定代碼的哪些關(guān)鍵部分在消耗寶貴的 MIPS。在此過程中，我們可將程序概要分析 (Profiling) 作為一個(gè)重要的工具來加以利用。

我們可利用未使用的單一輸出引腳來進(jìn)行程序概要分析，不過輸出引腳越多，分析也就越容易。我們可創(chuàng)建一個(gè)宏來設(shè)置程序概要分析輸出，如下所示，再將宏放在每個(gè)例程的起點(diǎn)和終點(diǎn)處。

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