單片機(jī)程序之高效的位移操

說(shuō)到這里，有人或許會(huì)反駁我：用匯編不就行了嘛？答案是肯定的。用匯編寫程序，產(chǎn)生的代碼精短，執(zhí)行效率高，無(wú)可置疑。但是當(dāng)你要寫一個(gè)大型的程序，而對(duì)執(zhí)行效率要求要高的話，選擇C語(yǔ)言來(lái)寫，具有優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)，就不在這大費(fèi)口舌了。而下面介紹的幾個(gè)方法，對(duì)你寫出高效的C程序有一些幫助。

首先，必須知道的，一個(gè)C語(yǔ)言程序，最終是要編譯成機(jī)器碼給單片機(jī)執(zhí)行的。也就是說(shuō)，C語(yǔ)言將被編譯器，“翻譯”成匯編代碼，然后編譯成單片機(jī)最終的代碼。以上理解了就好辦，我們只需要讓C語(yǔ)言寫的代碼，“翻譯”成匯編代碼會(huì)，代碼行減少了，就說(shuō)這種寫法更高效。

一.高效的位移操作

我們?cè)谠S多模擬串行通信中需要用到移位操作。
例如，IIC、SPI，1-Wire總線等等

這里以1-Wire總線讀一個(gè)字節(jié)為例
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< delay(10); //等待總線時(shí)隙
}
return(value);
}[c]

這段代碼是正確的，但編譯后執(zhí)行效率并不高。
而其實(shí)只要深入了解C和匯編之間的關(guān)系，寫出高效的C代碼，既有C的便利，又有匯編的效率。

下面對(duì)代碼進(jìn)行修改剖析：
1.for(i=0;i 解釋一下：因?yàn)镃PU判斷一個(gè)數(shù)是否為0，只需要一條指令。比判斷一個(gè)數(shù)多大要執(zhí)行得快（需要3個(gè)指令）。

2.value|=0x01<>=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
}[c]

這樣寫出來(lái)的代碼變得極其高效，編譯后基本就是匯編級(jí)的代碼了。

二.位移操作，讓計(jì)算更高效

使用單片機(jī)AD采集信號(hào)方面，通常做法是連續(xù)采集N次，然后求平均值。
一般為了MCU計(jì)算更為“方便”，采集次數(shù)推薦用8,16,32,64,128,256等次數(shù)，你懂的，這些數(shù)比較特殊。
這里以采樣128次，然后求平均值為例。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;[c]

以上代碼是通常的寫法，但是效率并不高，浪費(fèi)資源。

改造進(jìn)行
1.首先分析128這個(gè)數(shù)是0B10000000，發(fā)現(xiàn)其實(shí)第7位是1，其他位都為0，所以我們就可以判斷第7位的狀態(tài)來(lái)判斷128次采樣是否到了。
2.val=total/128 運(yùn)用了除法運(yùn)算，浪費(fèi)資源，完全可以用右移的方法來(lái)代替（雖然有些編譯器會(huì)將此類運(yùn)算轉(zhuǎn)換為位移運(yùn)算，但寫成移位的鐵定沒(méi)錯(cuò)）。
val=total/128等同于 val=(unsigned char)(total>>7);
但這并不完全高效，還再優(yōu)化一下：
total>>7 還可以變通成(total<<1)>>8,先左移動(dòng)一位，再右移動(dòng)8位，不就成了右移 7 位了么？ 因?yàn)槲灰?,4,8位的操作只需要一個(gè)指令。

unsigned int total;
unsigned char i=0
unsigned char val;
while(!(i&0x80)){ //判斷 i 第7位，只需要一個(gè)指令。
total+=sampling();
i++;
}
val=(unsigned char)((total<<1)>>8); //幾個(gè)指令就代替了幾十個(gè)指令的除法運(yùn)算[c]

編譯后的代碼量居然可以減少一半，而運(yùn)算速度可以提高幾倍，再回頭，就可以理解為什么采用次數(shù)要用推薦的一些特殊值了。