PIC單片機(jī) C編程技巧
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ＰＩＣＣ和ＭＰＬＡＢ集成：
ＰＩＣＣ有自己的文本編輯器，不過是ＤＯＳ風(fēng)格的，看來ＰＩＣＣ的工程師 要專業(yè)冷到酷底了．．．
大家大可不必用它，如果你沒什么癖好的話，你不會不用UltraEdit 吧？
１：建立你的工作目錄：
建 議在Ｃ盤根目錄下建立一個以Ａ開頭的文件夾做為工作目錄．因?yàn)槟銜l(fā)現(xiàn)它總是在你查找文件時候第
一個跳入你眼中．
２：ＭＰＬＡＢ調(diào)用 ＰＩＣＣ．（以ＭＰＬＡＢ５．７版本為例子）
啟動ＭＰＬＡＢ．在Project-->Install Language Tool:
Language Suite----->hi-tech picc
Tool Name ---->PICC Compiler
Executable ---->c:hi-pic inpicc.exe (假如你的ＰＩＣＣ是默認(rèn)安裝的）
選Command-line
最后ＯＫ．
上 面這步只需要設(shè)定一次，除非你重新安裝了ＭＰＬＡＢ．
３：創(chuàng)建你的項(xiàng)目文件：（假如你實(shí)現(xiàn)用ＥＤＩＴ編輯好了一個叫ＡＡ．Ｃ的Ｃ代碼文件）
Project-->New Project-->File Name--->myc （假如我們把項(xiàng)目文件取名字叫ＭＹＣ．ＰＪＴ）
右邊窗口當(dāng)然要選擇中你的 工作目錄．然后ＯＫ．
４：設(shè)定你的ＰＩＣＣ工作參數(shù)：
Project-->Edit Project
上面４個欄目就用默認(rèn) 的，空的也就讓它空著，無所謂的．
需要修改的是：
Development Mode---->選擇你的ＰＩＣ型號．當(dāng)然要選擇Mplab SIM Simulator
讓你可以用軟件仿真．
Language Tool Suite--->HI-TECH PICC
上面的步驟，你可能會遇見多個提示條，不要管它，一路確定．
下面是 ＰＩＣＣ編譯器的選擇項(xiàng)：
雙擊Project Files 窗口里面的ＭＹＣ．ＨＥＸ，出現(xiàn)一個選擇攔目．命令很多，大家可以看ＰＩＣＣ文本編
輯 器里面的ＨＥＬＰ，里面有詳細(xì)說明．
下面就推薦幾個常用也是建議用的：
Generate debug info 以及下面的２項(xiàng)．
Produce assembler list file
就在它們后面打勾即可，其它的不要管，除非你有特殊要求．
５：添加你的Ｃ代碼文件：
當(dāng) 進(jìn)行了前面幾步后，按Add Node 找到ＡＡ．Ｃ文件就ＯＫ了．
６：編譯Ｃ代碼：
最簡單的一步：直接按下Ｆ１０．
編譯完后， 會出現(xiàn)各種調(diào)試信息．Ｃ代碼對應(yīng)的匯編代碼就是工作目錄里面的ＡＡ．ＩＳＴ，用ＥＤＩＴ
打開可以看見詳細(xì)的對比．
７：其它，要是一切都沒 問題，那么你就可以調(diào)試和燒片了，和以往操作無異．
2、如何從匯編轉(zhuǎn)向PICC
首先要求你要有C 語言的基礎(chǔ)。PICC 不支持C++，這對于習(xí)慣了C++的朋友還得翻翻C 語言的書。C
代碼的頭文件一定要有＃i nclude
入相應(yīng)的其它頭文件。這點(diǎn)比匯編 好用。載入的頭文件中其實(shí)是聲明芯片的寄存器和一些函數(shù)。順便摘抄
一個片段：
static volatile unsigned char TMR0 @ 0x01;
static volatile unsigned char PCL @ 0x02;
static volatile unsigned char STATUS @ 0x03;
可以看出和匯編的頭文件中定義寄存器是差不多的。如下：
TMR0 EQU 0X01；
PCL EQU 0X02；
STATUS EQU 0X03；
都是把無聊的地址定義為大家公認(rèn)的名字。
一： 怎么附值？
如對TMR0 附值，匯編中：
MOVLW 200；
MOVWF TMR0；
當(dāng)然得保證當(dāng)前頁面在0，不然會出 錯。
C 語言：
TMR0=200；//無論在任何頁面都不會出錯。
可以看出來C 是很直接了當(dāng)?shù)?。并且最大好處是操作一個寄存器時候，不用考慮頁面的問題。一切由
C 自動完成。
二：怎么位操作？
匯編中的位操作 是很容易的。在C 中更簡單。C 的頭文件中已經(jīng)對所有可能需要位操作的寄存器的每
一位都有定義名稱：
如：PORTA 的每一個I/O 口定義為：RA0、RA1、RA2。。。RA7。OPTION 的每一位定義為：PS0、
PS1、PS2 、PSA 、T0SE、T0CS、INTEDG 、RBPU?？梢詫ζ渲苯舆M(jìn)行運(yùn)算和附值。
如：
RA0=0；
RA2=1；
在匯編中 是：
BCF PORTA，0；
BSF PORTA，2；
可以看出2 者是大同小異的，只是C 中不需要考慮頁面的問題。
三： 內(nèi)存分配問題：
在匯編中定義一個內(nèi)存是一件很小心的問題，要考慮太多的問題，稍微不注意就會出錯。比如16 位的
運(yùn)算等。用C 就不需要考慮太多。下面給個例子：
16 位的除法（C 代碼）：
INT X=5000；
INT Y=1000；
INT Z=X/Y；
而在匯編中則需要花太多精力。
給一個小的C 代碼，用RA0 控制一個LED 閃爍：
＃i nclude
void main()
{
int x;
CMCON=0B111; //掉A 口比較器，要是有比較器功能的話。
ADCON1=0B110; //掉A/D 功能，要是有A/D 功能的話。
TRISA=0; //RA 口全為輸出。
loop:RA0=！RA0；
for(x=60000;--x;){;} //延時
goto loop;
}
說 說RA0=！RA0 的意思：PIC 對PORT 寄存器操作都是先讀取----修改----寫入。上句的含義是程序先
讀RA0，然后取反，最后 把運(yùn)算后的值重新寫入RA0，這就實(shí)現(xiàn)了閃爍的功能。
3、淺談PICC 的位操作
由于PIC 處理器對位操作是最高效的，所以把一些BOOL 變量放在一個內(nèi)存的位中，既可以達(dá)到運(yùn)算
速度快，又可以達(dá)到最大限度節(jié)省空間的目的。在C 中的位操作有多種選擇。
*********************************************
如：char x;x=x|0B00001000; /*對X 的4 位置1。*/
char x;x=x&0B11011111; /*對X 的5 位清0。*/
把上面的變成公式則是：
#define bitset(var,bitno)(var |=1<
char x;bitclr(x,5)
*************************************************
但 上述的方法有缺點(diǎn)，就是對每一位的含義不直觀，最好是能在代碼中能直觀看出每一位代表的意思，
這樣就能提高編程效率，避免出錯。如果我們想用X 的0-2 位分別表示溫度、電壓、電流的BOOL 值可以
如下：
unsigned char x @ 0x20; /*象匯編那樣把X 變量定義到一個固定內(nèi)存中。*/
bit temperature@ (unsigned)&x*8+0; /*溫度*/
bit voltage@ (unsigned)&x*8+1; /*電壓*/
bit current@ (unsigned)&x*8+2; /*電流 */
這樣定義后X 的位就有一個形象化的名字，不再是枯燥的1、2、3、4 等數(shù)字了。可以對X 全局修改，
也可以對每一位進(jìn)行操作：
char=255;
temperature=0;
if(voltage)......
*****************************************************************
還 有一個方法是用C 的struct 結(jié)構(gòu)來定義：
如：
struct cypok{
temperature:1; /*溫度*/
voltage:1; /*電壓*/
current:1; /*電流*/
none:4;
}x @ 0x20;
這樣就可以用
x.temperature=0;
if(x.current)....
等 操作了。
**********************************************************
上面 的方法在一些簡單的設(shè)計(jì)中很有效，但對于復(fù)雜的設(shè)計(jì)中就比較吃力。如象在多路工業(yè)控制上。
前端需要分別收集多路的多路信號，然后再設(shè)定控制多路的 多路輸出。如：有2 路控制，每一路的前端信
號有溫度、電壓、電流。后端控制有電機(jī)、喇叭、繼電器、LED。如果用匯編來實(shí)現(xiàn)的話，是很頭疼的事
情， 用C 來實(shí)現(xiàn)是很輕松的事情，這里也涉及到一點(diǎn)C 的內(nèi)存管理（其實(shí)C 的最大優(yōu)點(diǎn)就是內(nèi)存管理）。
采用如下結(jié)構(gòu)：
union cypok{
struct out{
motor:1; /*電機(jī)*/
relay:1; /*繼電器*/
speaker:1; /*喇叭*/
led1:1; /*指示燈*/
led2:1; /*指示燈*/
}out;
struct in{
none:5;
temperature:1; /*溫度*/
voltage:1; /*電壓*/
current:1; /*電流*/
}in;
char x;
};
union cypok an1;
union cypok an2;
上面的結(jié)構(gòu)有什么好處呢？
細(xì)分了信號的路an1 和an2;
細(xì) 分了每一路的信號的類型（是前端信號in 還是后端信號out):
an1.in ;
an1.out;
an2.in;
an2.out;
然 后又細(xì)分了每一路信號的具體含義，如：
an1.in.temperature;
an1.out.motor;
an2.in.voltage;
an2.out.led2; 等
這樣的結(jié)構(gòu)很直觀的在2 個內(nèi)存中就表示了2 路信號。并且可以極其方便的擴(kuò)充。
如添加更多路的信號，只需要添加：
union cypok an3;
union cypok an4;
從上面就可以看出用C 的巨大好處
4、PICC 之延時函數(shù)和循環(huán)體優(yōu)化。
很多朋友說C 中不能精確控制延時時間，不能象匯編那樣直觀。其實(shí)不然，對延時函數(shù)深入了解一下
就能設(shè)計(jì)出一個 理想的框價出來。一般的我們都用for(x=100;--x;){;}此句等同與x=100;while(--x){;};
或for(x=0; x<100;x++){;}。
來寫一個延時函數(shù)。
在這里要特別注意：X=100，并不表示只運(yùn)行100 個指令時間就跳出循環(huán)。
可 以看看編譯后的匯編：
x=100;while(--x){;}
匯編后：
movlw 100
bcf 3,5
bcf 3,6
movwf _delay
l2 decfsz _delay
goto l2
return
從代碼可以看出 總的指令是是303 個，其公式是8+3*（X-1）。注意其中循環(huán)周期是X-1 是99 個。這
里總結(jié)的是x 為char 類型的循環(huán)體，當(dāng)x 為int 時候，其中受X 值的影響較大。建議設(shè)計(jì)一個char 類型的
循環(huán)體，然后再用一個循環(huán)體來調(diào)用它，可以實(shí)現(xiàn)精確的長時間的延時。下 面給出一個能精確控制延時的
函數(shù)，此函數(shù)的匯編代碼是最簡潔、最能精確控制指令時間的：
void delay(char x,char y){
char z;
do{
z=y;
do{;}while(--z);
}while(--x);
}
其 指令時間為：7+（3*（Y-1）+7）*（X-1）如果再加上函數(shù)調(diào)用的call 指令、頁面設(shè)定、傳遞參數(shù)
花掉的7 個指令。則是：14+（3*（Y-1）+7）*（X-1）。如果要求不是特別嚴(yán)格的延時，可以用這個函數(shù)：
void delay(){
unsigned int d=1000;
while(--d){;}
}
此函數(shù)在4M 晶體下產(chǎn)生10003us 的延時，也就是10MS。如果把D 改成2000，則是20003us,以此類
推。有朋友不明白，為什么不用while(x--)后減量，來控制 設(shè)定X 值是多少就循環(huán)多少周期呢？現(xiàn)在看看編
譯它的匯編代碼：
bcf 3,5
bcf 3,6
movlw 10
movwf _delay
l2
decf _delay
incfsz _delay,w
goto l2
return
可 以看出循環(huán)體中多了一條指令，不簡潔。所以在PICC 中最好用前減量來控制循環(huán)體。
再談?wù)勥@樣的語句：
for(x=100;--x;) {;}和for(x=0;x<100;x++){;}
從字面上看2 者意思一樣，但可以通過匯編查看代碼。后者代碼雍長，而前者就很好的匯編出了簡潔的代
碼。所以在PICC 中最好用前者的形式來寫循環(huán)體，好的C 編譯器會自動把增量循環(huán)化為減量循環(huán)。因?yàn)?br />這是由處理器硬件特性決定的。PICC 并不是一個很智能的C 編譯器，所以還是人腦才是第一的，掌握一些
經(jīng)驗(yàn)對寫出高效，簡潔的代碼是有好處的。
5、深入探討ＰＩＣＣ之位操作
一：用位操作來 做一些標(biāo)志位，也就是ＢＯＯＬ變量．可以簡單如下定義：
bit a,b,c;
ＰＩＣＣ會自動安排一個內(nèi)存，并在此內(nèi)存中自動安排一位來對 應(yīng)a,b,c.由于我們只是用它們來簡單的
表示一些０，１信息，所以我們不需要詳細(xì)的知道它們的地址＼位究竟是多少，只管拿來就用好了．
二： 要是需要用一個地址固定的變量來位操作，可以參照ＰＩＣ．Ｈ里面定義寄存器．
如：用２５Ｈ內(nèi)存來定義８個位變量．
static volatile unsigned char myvar @ 0x25;
static volatile bit b7 @ (unsigned)&myvar*8+7;
static volatile bit b6 @ (unsigned)&myvar*8+6;
static volatile bit b5 @ (unsigned)&myvar*8+5;
static volatile bit b4 @ (unsigned)&myvar*8+4;
static volatile bit b3 @ (unsigned)&myvar*8+3;
static volatile bit b2 @ (unsigned)&myvar*8+2;
static volatile bit b1 @ (unsigned)&myvar*8+1;
static volatile bit b0 @ (unsigned)&myvar*8+0;
這樣即可以對ＭＹＶＡＲ操作，也可以對Ｂ０－－Ｂ７直接位操作．
但不好的是，此招在 低檔片子，如Ｃ５Ｘ系列上可能會出問題．
還有就是表達(dá)起來復(fù)雜，你不覺得輸入代碼受累么？呵呵
三：這也是一些常用手法：
#define testbit(var, bit) ((var) & (1 <<(bit)))
／／測試某一位，可以做ＢＯＯＬ運(yùn)算
#define setbit(var, bit) ((var) |= (1 << (bit))) ／／把某一位置１
#define clrbit(var, bit) ((var) &= ~(1 << (bit))) ／／把某一位清０
付上一段代碼，可 以用ＭＰＬＡＢ調(diào)試觀察
＃i nclude
#define testbit(var, bit) ((var) & (1 <<(bit)))
#define setbit(var, bit) ((var) |= (1 << (bit)))
#define clrbit(var, bit) ((var) &= ~(1 << (bit)))
char a,b;
void main(){
char myvar;
myvar=0B10101010;
a=testbit(myvar,0);
setbit(myvar,0);
a=testbit(myvar,0);
clrbit(myvar,5);
b=testbit(myvar,5);
if(!testbit(myvar,3))
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
四： 用標(biāo)準(zhǔn)Ｃ的共用體來表示：
＃i nclude
union var{
unsigned char byte;
struct {
unsigned b0:1, b1:1, b2:1, b3:1, b4:1, b5:1, b6:1, b7:1;
} bits;
};
char a,b;
void main(){
static union var myvar;
myvar.byte=0B10101010;
a=myvar.bits.b0;
b=myvar.bits.b1;
if(myvar.bits.b7)
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
五： 用指針轉(zhuǎn)換來表示：
＃i nclude
typedef struct {
unsigned b0:1, b1:1, b2:1, b3:1, b4:1, b5:1, b6:1, b7:1;
} bits; //先定義一個變量的位
#define mybit0 (((bits *)&myvar)->b0) //取myvar
的地址（&myvar）強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成 bits 類型的指針
#define mybit1 (((bits *)&myvar)->b1)
#define mybit2 (((bits *)&myvar)->b2)
#define mybit3 (((bits *)&myvar)->b3)
#define mybit4 (((bits *)&myvar)->b4)
#define mybit5 (((bits *)&myvar)->b5)
#define mybit6 (((bits *)&myvar)->b6)
#define mybit7 (((bits *)&myvar)->b7)
char myvar;
char a,b;
void main(){
myvar=0B10101010;
a=mybit0;
b=mybit1;
if(mybit7)
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
[NextPage]
＃i nclude
typedef struct {
unsigned b0:1, b1:1, b2:1, b3:1, b4:1, b5:1, b6:1, b7:1;
} bits;
#define _paste(a,b) a##b
#define bitof(var,num) (((bits *)&(var))->_paste(b,num))
char myvar;
char a,b;
void main(){
a=bitof(myvar,0);
b=bitof(myvar,1);
if(bitof(myvar,7))
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
有 必要說說#define _paste(a,b) a##b 的意思：
此語句是粘貼符號的意思，表示把b 符號粘貼到a 符號之后．
例子 中是
a=bitof(myvar,0);－－－＞(((bits
*)& (myvar))->_paste(b,0))－－－＞(((bits *)&(var))->b0)
可以看出 來，_paste(b,0)的作用是把0 粘貼到了b 后面，成了b0 符號．
總結(jié)：Ｃ語言的優(yōu)勢是能直接對低層硬件操作，代碼可以非常非常接近 匯編，上面幾個例子的位操作代碼
是１００％的達(dá)到匯編的程度的．另一個優(yōu)勢是可讀性高，代碼靈活．上面的幾個位操作方法任由你選，
你不必 擔(dān)心會產(chǎn)生多余的代碼量出來．
6、在PICC 中使用常數(shù)指針。
常數(shù)指針使用非常靈活，可以給編程帶來很多便利。我測試過，PICC 也支持常數(shù)指針，并且也會自動
分頁，實(shí)在是一大喜事。
定義一個指向8 位RAM 數(shù)據(jù)的常數(shù)指針（起始為0x00):
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
定義一個指向16 位RAM 數(shù)據(jù)的常數(shù)指針（起始為0x00):
#define CWORD ((unsigned int volatile *) 0)
((unsigned char volatile *) 0)中的0 表示指向RAM 區(qū)域的起始地址，可以靈活修改它。
DBYTE[x]中的x 表示偏移量。
下面是一段代碼1：
char a1,a2,a3,a4;
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
void main(void){
long cc=0x89abcdef;
a1=DBYTE[0x24];
a2=DBYTE[0x25];
a3=DBYTE[0x26];
a4=DBYTE[0x27];
while(1);
}
2：
char a1,a2,a3,a4;
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
void pp(char y){
a1=DBYTE[y++];
a2=DBYTE[y++];
a3=DBYTE[y++];
a4=DBYTE[y];
}
void main(void){
long cc=0x89abcdef;
char x;
x=&cc;
pp(x);
while(1);
}
3：
char a1,a2,a3,a4;
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
void pp(char y){
a1=DBYTE[y++];
a2=DBYTE[y++];
a3=DBYTE[y++];
a4=DBYTE[y];
}
void main(void){
bank1 static long cc=0x89abcdef;
char x;
x=&cc;
pp(x);
while(1);
}
7、 PICC 關(guān)于unsigned 和 signed 的幾個關(guān)鍵問題！
unsigned 是表示一個變量（或常數(shù)）是無符號類型。signed 表示有符號。它們表示數(shù)值范圍不一樣。
PICC 默認(rèn)所有變量都是unsigned 類型的，哪怕你用了signed 變量。因?yàn)橛蟹栠\(yùn)算比無符號運(yùn)算耗資源，
而且MCU 運(yùn)算一般不涉及有符號運(yùn)算。在PICC 后面加上-SIGNED_CHAR 后綴可以告訴PICC 把signed
變量當(dāng)作有符號處理。
在PICC 默認(rèn)的無符號運(yùn)算下看這樣的語句：
char i;
for(i=7;i>=0;i--){
; //中間語句
}
這樣的C 代碼看上去是沒有丁點(diǎn)錯誤的，但編譯后，問題出現(xiàn)了：
movlw 7
movwf i
loop
// 中間語句
decf i //只是遞減，沒有判斷語句?。?！
goto loop
原因是當(dāng)i 是0 時候，條件還成立，還得循環(huán)一次，直到i 成負(fù)1 條件才不成立。而PICC 在默認(rèn)參數(shù)下是
不能判斷負(fù)數(shù)的，所以編譯過程出現(xiàn)問題。那么采用這 樣的語句來驗(yàn)證：
char i;
i=7;
while(1){
i--;
//中間語句
if(i==0)break; //告訴PICC 以判斷i 是否是0 來作為條件
}
編譯后代碼正確：
movlw 7
movwf i
loop
// 中間語句
decfsz i //判斷是否是0
goto loop
再編譯這樣的語句：（同樣循環(huán)8 次）
for(i=8;i>0;i--){
;
}
movlw 8
movwf i
loop
decfsz i //同上編譯的代碼。
goto loop
再次驗(yàn)證了剛才的分析。
在PICC 后面加上-SIGNED_CHAR 后綴，則第一個示例就正確編譯出來了，更證明了剛才的分析是正確的。
代碼如下：
movlw 7
movwf i
loop
//中間語句
decf i //遞減
btfss i,7 //判斷i 的7 位來判斷是否為負(fù)數(shù)
goto l94
總結(jié)：在PICC 無符號編譯環(huán)境下，對于遞減的for 語句的條件判斷語句不能是>=0 的形式。
最后談?wù)凱ICC 的小竅門：
在PICC 默認(rèn)的無符號環(huán)境下，對比如下代碼：
a 語句：
char i,j[8];
i=7;
while(1){
j[i]=0;
i--;
if(i==0)break;
}
b 語句：
char i,j[8];
for(i=8;i>0;i--){
j[i-1]=0;
}
表面看上去， 一般會認(rèn)為下面的代碼編譯后要大一點(diǎn)點(diǎn)，因?yàn)槎嗔薺[i-1]中的i-1。
其實(shí)編譯后代碼量是一摸一樣的。
原因如下：
movlw 8 或7 //a 語句是7,b 語句是8
movf i
loop
//a 語句在這里提取i 給j 數(shù)組
//i 遞減判斷語句
//b 語句在這里提取i 給j 數(shù)組
goto loop
可以看出只是代碼位置不同而已，并沒添加代碼量。b 語句同樣達(dá)到了從7 到0 的循環(huán)。
小總結(jié)：對于遞減到0 的for 語句推薦用>0 判斷語句來實(shí)現(xiàn)，不會出現(xiàn)編譯錯誤的問題，并且不會增加代
碼量，尤其對于數(shù)組操作的方面。
另：對于PICC 或CCS，在其默認(rèn)的無符號編譯環(huán)境下，如果出現(xiàn)負(fù)數(shù)運(yùn)算就會出問題。
如(-100)+50 等，所以在編寫代碼時候要特別小心?。?！
8、 用PICC 寫高效的位移操作。
在許多模擬串行通信中需要用位移操作。
以1-W 總線的讀字節(jié)為例，原廠的代碼是：
unsigned char read_byte(void)
{
unsigned char i;
unsigned char value = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
if(read_bit()) value| = 0 x 01<
// shifts it left
delay(10); // wait for rest of timeslot
}
return(value);
}
雖 然可以用，但編譯后執(zhí)行效率并不高效，這也是很多朋友認(rèn)為C 一定不能和匯編相比的認(rèn)識提供了
說法。其實(shí)完全可以深入了解C 和匯編之間的關(guān)系，寫出非常高效的C 代碼，既有C 的便利，又有匯編的
效率。首先對 for (i = 0; i < 8;
i++) 做手術(shù)，改成遞減的形式：for(i=8;i!=0;i--),因?yàn)镃PU 判斷一個數(shù)是否是0
（只需要一個指令），比判斷一個數(shù)是多大來的快 （需要3 個指令）。再對value| = 0 x 01<
仔細(xì)研究C 語言的位移操作，可以發(fā)現(xiàn)C 總是先把標(biāo)志位清0，然后再把此位移入字節(jié)中，也就是說，當(dāng)
前移動進(jìn)字節(jié)的位一定是0。那么，既然已經(jīng)是0 了，我們就只剩下一個步驟：判斷總線狀態(tài)是否是高來
決定是否改寫此位，而不需要判斷總線是低的情況。于是改寫如下代碼：
for(i=8;i!=0;i--){
value>>=1; //先右移一位，value 最高位一定是0
if(read_bit()) value|=0x80; //判斷總線狀態(tài)，如果是高，就把value 的最高位置1
}
這樣一來，整個代碼變得極其高效，編譯后根本就是匯編級的代碼。再舉一個例 子：
在采集信號方面，經(jīng)常是連續(xù)采集N 次，最后求其平均值。
一般的，無論是用匯編或C，在采集次數(shù)上都推薦用8，16，32、64、 128、256 等次數(shù)，因?yàn)檫@些數(shù)都比
較特殊，對于MCU 計(jì)算有很大好處。
我們以128 次采樣為例：注：sampling()為外部采樣函數(shù)。
unsigned int total;
unsigned char i,val;
for(i=0;i<128;i++){
total+=sampling();
}
val=total/128;
以 上代碼是很多場合都可以看見的，但是效率并不怎么樣，狂浪費(fèi)資源。
結(jié)合C 和匯編的關(guān)系，再加上一些技巧，就可以寫出天壤之別的匯編級的C 代碼出來，首先分析128 這個
數(shù)是0B10000000,發(fā)現(xiàn)其第7 位是1，其他低位全是0，那么就可以判斷第7 位的狀態(tài)來判斷是否到了128
次采樣次數(shù)。在分析除以128 的運(yùn)算，上面的代碼用了除法運(yùn)算，浪費(fèi)了N 多資源，完全可以用右移的方
法 來代替之，val=total/128 等同于val=(unsigned
char)(total>>7);再觀察下 去：total>>7 還可以變通成
(total<<1)>>8,先左移動一位，再右移動8 位，不就成了右移7 位了么？可知道位移1，4，8 的操作只需要
一個指令哦。有上面的概驗(yàn)了，就可以寫出如下的代碼：
unsigned int total;
unsigned char i=0
unsigned char val;
while(!(i&0x80)){ //判斷i 第7 位，只需要一個指令。
total+=sampling();
i++;
}
val=(unsigned char)((total<<1)>>8); //幾個指令就代替了幾十個指令的除法運(yùn)算
哈哈，發(fā)現(xiàn)什么？代碼量竟然 可以減少一大半，運(yùn)算速度可以提高幾倍。
再回頭，就可以理解為什么采樣次數(shù)要用推薦的一些特殊值了。
9、C 程序優(yōu)化
對程序進(jìn)行 優(yōu)化，通常是指優(yōu)化程序代碼或程序執(zhí)行速度。優(yōu)化代碼和優(yōu)化速度實(shí)際上是一個予
盾的統(tǒng)一，一般是優(yōu)化了代碼的尺寸，就會帶來執(zhí)行時間的增加，如果 優(yōu)化了程序的執(zhí)行速度，通常會帶
來代碼增加的副作用，很難魚與熊掌兼得，只能在設(shè)計(jì)時掌握一個平衡點(diǎn)。
一、程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
1、程 序的書寫結(jié)構(gòu)
雖然書寫格式并不會影響生成的代碼質(zhì)量，但是在實(shí)際編寫程序時還是應(yīng)該尊循一定的書寫規(guī)則，一
個書寫清晰、明了的程序，有利 于以后的維護(hù)。在書寫程序時，特別是對于While、for、do…while、if…elst、
switch…case 等語句或這些語句嵌套組合時，應(yīng)采用“縮格”的書寫形式，
2、標(biāo)識符
程序中使用的用戶標(biāo)識符除要遵循標(biāo)識符的命名規(guī)則以外，一般不要用代 數(shù)符號(如a、b、x1、y1)作
為變量名，應(yīng)選取具有相關(guān)含義的英文單詞(或縮寫)或漢語拼音作為標(biāo)識符，以增加程序的可讀性，如：
count、 number1、red、work 等。
3、程序結(jié)構(gòu)
C 語言是一種高級程序設(shè)計(jì)語言，提供了十分完備的規(guī)范化流程控制結(jié)構(gòu)。因此在采用C 語言設(shè)計(jì)單
片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序時，首先要注意盡可能采用結(jié)構(gòu)化的 程序設(shè)計(jì)方法，這樣可使整個應(yīng)用系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)清
晰，便于調(diào)試和維護(hù)。于一個較大的應(yīng)用程序，通常將整個程序按功能分成若干個模塊，不同模塊完成不
同 的功能。各個模塊可以分別編寫，甚至還可以由不同的程序員編寫，一般單個模塊完成的功能較為簡單，
設(shè)計(jì)和調(diào)試也相對容易一些。在C 語言中，一個函數(shù)就可以認(rèn)為是一個模塊。所謂程序模塊化，不僅是要
將整個程序劃分成若干個功能模塊，更重要的是，還應(yīng)該注意保持各個模塊之間變量 的相對獨(dú)立性，即保
持模塊的獨(dú)立性，盡量少使用全局變量等。對于一些常用的功能模塊，還可以封裝為一個應(yīng)用程序庫，以
便需要時可以直接調(diào) 用。但是在使用模塊化時，如果將模塊分成太細(xì)太小，又會導(dǎo)致程序的執(zhí)行效率變低(進(jìn)
入和退出一個函數(shù)時保護(hù)和恢復(fù)寄存器占用了一些時間)。
4、 定義常數(shù)
在程序化設(shè)計(jì)過程中，對于經(jīng)常使用的一些常數(shù)，如果將它直接寫到程序中去，一旦常數(shù)的數(shù)值發(fā)生
變化，就必須逐個找出程序中所有的 常數(shù)，并逐一進(jìn)行修改，這樣必然會降低程序的可維護(hù)性。因此，應(yīng)
盡量當(dāng)采用預(yù)處理命令方式來定義常數(shù)，而且還可以避免輸入錯誤。
5、減少 判斷語句
能夠使用條件編譯(ifdef)的地方就使用條件編譯而不使用if 語句，有利于減少編譯生成的代碼的長度。
6、表達(dá)式
對 于一個表達(dá)式中各種運(yùn)算執(zhí)行的優(yōu)先順序不太明確或容易混淆的地方，應(yīng)當(dāng)采用圓括號明確指定它
們的優(yōu)先順序。一個表達(dá)式通常不能寫得太復(fù)雜，如果表 達(dá)式太復(fù)雜，時間久了以后，自己也不容易看得
懂，不利于以后的維護(hù)。
7、函數(shù)
對于程序中的函數(shù)，在使用之前，應(yīng)對函數(shù)的類型進(jìn)行 說明，對函數(shù)類型的說明必須保證它與原來定
義的函數(shù)類型一致，對于沒有參數(shù)和沒有返回值類型的函數(shù)應(yīng)加上“void”說明。如果果需要縮短代碼的 長
度，可以將程序中一些公共的程序段定義為函數(shù)，在Keil 中的高級別優(yōu)化就是這樣的。如果需要縮短程序
的執(zhí)行時間，在程序調(diào)試結(jié)束 后，將部分函數(shù)用宏定義來代替。注意，應(yīng)該在程序調(diào)試結(jié)束后再定義宏，
因?yàn)榇蠖鄶?shù)編譯系統(tǒng)在宏展開之后才會報錯，這樣會增加排錯的難度。
8、 盡量少用全局變量，多用局部變量。因?yàn)槿肿兞渴欠旁跀?shù)據(jù)存儲器中，定義一個全局變量，MCU 就
少一個可以利用的數(shù)據(jù)存儲器空間，如果定義了太 多的全局變量，會導(dǎo)致編譯器無足夠的內(nèi)存可以分配。
而局部變量大多定位于MCU 內(nèi)部的寄存器中，在絕大多數(shù)MCU 中，使用寄存器操作速度比數(shù)據(jù)存儲器快，
指令也更多更靈活，有利于生成質(zhì)量更高的代碼，而且局部變量所的占用的寄存器和數(shù)據(jù)存儲器在不同的
模 塊中可以重復(fù)利用。
9、設(shè)定合適的編譯程序選項(xiàng)
許多編譯程序有幾種不同的優(yōu)化選項(xiàng)，在使用前應(yīng)理解各優(yōu)化選項(xiàng)的含義，然后選用最合適的一 種優(yōu)
化方式。通常情況下一旦選用最高級優(yōu)化，編譯程序會近乎病態(tài)地追求代碼優(yōu)化，可能會影響程序的正確
性，導(dǎo)致程序運(yùn)行出錯。因此應(yīng)熟悉 所使用的編譯器，應(yīng)知道哪些參數(shù)在優(yōu)化時會受到影響，哪些參數(shù)不
會受到影響。
在ICCAVR 中，有“Default”和“Enable Code Compression”兩個優(yōu)化選項(xiàng)。
在CodeVisionAVR 中，“Tiny”和“small”兩種內(nèi)存模式。
在IAR 中，共有7 種不同的內(nèi)存模式選項(xiàng)。
在GCCAVR 中優(yōu)化選項(xiàng)更多，一不小心更容易選到不恰當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)。
二、代碼的優(yōu)化
1、 選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
應(yīng)該熟悉算法語言，知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，具體資料請參見相應(yīng)的參考資料，有很多計(jì)算機(jī)書籍上
都有介紹。將比較 慢的順序查找法用較快的二分查找或亂序查找法代替，插入排序或冒泡排序法用快速排
序、合并排序或根排序代替，都可以大大提高程序執(zhí)行的效率。.選 擇一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也很重要，比如
你在一堆隨機(jī)存放的數(shù)中使用了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。
數(shù)組與指針具有十分密碼的 關(guān)系，一般來說，指針比較靈活簡潔，而數(shù)組則比較直觀，容易理解。對于大
部分的編譯器，使用指針比使用數(shù)組生成的代碼更短，執(zhí)行效率更高。但是在 Keil 中則相反，使用數(shù)組比
使用的指針生成的代碼更短。
2、 使用盡量小的數(shù)據(jù)類型
能夠使用字符型(char)定義的變量， 就不要使用整型(int)變量來定義；能夠使用整型變量定義的變量就
不要用長整型(long int)，能不使用浮點(diǎn)型(float)變量就不要使用浮點(diǎn)型變量。當(dāng)然，在定義變量后不要超過
變量的作用范圍，如果超過變量的范圍賦值，C 編譯器并不報錯，但程序運(yùn)行結(jié)果卻錯了，而且這樣的錯
誤很難發(fā)現(xiàn)。在ICCAVR 中，可以在Options 中設(shè)定使用printf 參數(shù)，盡量使用基本型參數(shù)(%c、%d、%x、
%X、%u 和%s 格式說明符)，少用長整型參數(shù)(%ld、%lu、%lx 和%lX 格式說明符)，至于浮點(diǎn)型的參數(shù)(%f)
則盡量不要使用，其它C 編譯器也一樣。在其它條件不變的情況下，使用%f 參數(shù)，會使生成的代碼的數(shù)量
增 加很多，執(zhí)行速度降低。
3、 使用自加、自減指令
通常使用自加、自減指令和復(fù)合賦值表達(dá)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。在AVR 單片適用的ICCAVR、GCCAVR、IAR 等C 編譯器以上幾種書寫方式生成的代
碼 是一樣的，也能夠生成高質(zhì)量的inc 和dec 之類的的代碼。
4、減少運(yùn)算的強(qiáng)度
可以使用運(yùn)算量小但功能相同的表達(dá)式替換原來復(fù)雜的的 表達(dá)式。如下：
(1)、求余運(yùn)算。
a=a%8;
可以改為：
a=a&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(yùn)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(yùn)算
a=pow(a,2.0);
可以改為：
a=a*a;
說 明：在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機(jī)中(如51 系列)，乘法運(yùn)算比求平方運(yùn)算快得多，因?yàn)?strong>浮點(diǎn)數(shù)的求平方
是通過調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)的，在自帶硬件乘法 器的AVR 單片機(jī)中，如ATMega163 中，乘法運(yùn)算只需2 個
時鐘周期就可以完成。既使是在沒有內(nèi)置硬件乘法器的AVR 單片機(jī)中，乘法運(yùn)算的子程序比平方運(yùn)算的子
程序代碼短，執(zhí)行速度快。
如果是求3 次方，如：
a=pow(a,3.0);
更 改為：
a=a*a*a；
則效率的改善更明顯。
(3)、用移位實(shí)現(xiàn)乘除法運(yùn)算
a=a*4;
b=b/4;
可 以改為：
a=a<<2;
b=b>>2;
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。在 ICCAVR 中，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(shí)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：
a=a*9
可以改為：
a=(a<<3)+a
5、 循環(huán)
(1)、循環(huán)語
對于一些不需要循環(huán)變量參加運(yùn)算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面，這里的任務(wù)包括表達(dá)式、函數(shù)的調(diào)用、
指針運(yùn) 算、數(shù)組訪問等，應(yīng)該將沒有必要執(zhí)行多次的操作全部集合在一起，放到一個init 的初始化程序中
進(jìn)行。
(2)、延時函數(shù)：
通常 使用的延時函數(shù)均采用自加的形式：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=0;i<1000;i++)
;
}
將其改為自減延時函數(shù)：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=1000;i>0;i--)
;
}
兩個函數(shù)的延時效果相似，但幾乎所有的C 編譯對后一種函數(shù)生成的代碼均比前一種代碼少1~3 個字節(jié)，
因?yàn)閹缀跛械腗CU 均有為0 轉(zhuǎn)移的指令，采用后一種方式能夠生成這類指令。
在 使用while 循環(huán)時也一樣，使用自減指令控制循環(huán)會比使用自加指令控制循環(huán)生成的代碼更少1~3 個字
母。
但是在循環(huán)中有通過循環(huán)變 量“i”讀寫數(shù)組的指令時，使用預(yù)減循環(huán)時有可能使數(shù)組超界，要引起注意。
(3)while 循環(huán)和do…while 循環(huán)
用while 循環(huán)時有以下兩種循環(huán)形式：
unsigned int i;
i=0;
while (i<1000)
{
i++;
// 用戶程序
}
或：
unsigned int i;
i=1000;
do
i--;
//用戶程序
while (i>0);
在這兩種循環(huán)中，使用do…while 循環(huán)編譯后生成的代碼的長度短于while 循環(huán)。
6、查表
在程序 中一般不進(jìn)行非常復(fù)雜的運(yùn)算，如浮點(diǎn)數(shù)的乘除及開方等，以及一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的插補(bǔ)運(yùn)算，
對這些即消耗時間又消費(fèi)資源的運(yùn)算，應(yīng)盡量使用查表的 方式，并且將數(shù)據(jù)表置于程序存儲區(qū)。如果直接
生成所需的表比較困難，也盡量在啟動時先計(jì)算，然后在數(shù)據(jù)存儲器中生成所需的表，后以在程序運(yùn)行直
接 查表就可以了，減少了程序執(zhí)行過程中重復(fù)計(jì)算的工作量。
7、其它
比如使用在線匯編及將字符串和一些常量保存在程序存儲器中，均有利于優(yōu) 化。
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