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          如何編寫高效率穩(wěn)定的單片機(jī)代碼

          作者: 時間:2016-11-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          由于單片機(jī)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(jī)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)功能就可以了。對于單片機(jī)來說就截然不同了,一般的單片機(jī)的Flash 和Ram 的資源是以KB 來衡量的,可想而知,單片機(jī)的資源是少得可憐,為此我們必須想法設(shè)法榨盡其所有資源,將它的性能發(fā)揮到最佳,程序設(shè)計時必須遵循以下幾點進(jìn)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)。

            本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201611/319883.htm
          2. 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。

          3. 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。
            (1) 求余運(yùn)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(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
            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(jī)中(如51 系列),乘法運(yùn)算比求平方運(yùn)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(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。
            (3) 用位移代替乘法除法
            N=M*8 可以改為N=M<<3
            N=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;i

          define 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(dāng)前棧進(jìn)行檢查;同時,cpu 也要在函數(shù)調(diào)用時保存和恢復(fù)當(dāng)前的現(xiàn)場,進(jìn)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(yù)先寫好的代碼嵌入到當(dāng)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(dāng)?shù)厥褂盟惴?br />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(xué)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(yùn)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(xué)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(yùn)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[i]=szArrayA[i];
            for(i=0;i<64;i++)szArrayB[i]=*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(jìn)行基于i 值求數(shù)組下標(biāo)的復(fù)雜運(yùn)算。

          3. 強(qiáng)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(qiáng)制轉(zhuǎn)換的使用,恰當(dāng)?shù)乩弥羔樅蛷?qiáng)制轉(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(qiáng)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(jī)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(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。
            UINT8 a[2]={0x12,0x34};
            UINT16 b=0;
            b=(UINT16)a; //強(qiáng)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(qiáng)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};
            UINT8p=(UINT8)&s;//強(qiáng)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: %sn”,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) #s

          define CONS(a, b) int(a##e##b)

          printf(STR(vck));//輸出vck
          printf(“%dn”, CONS(2,3));//2e3 輸出2000



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