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        如何編寫高效率穩(wěn)定的單片機代碼

        作者: 時間:2016-11-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
        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)功能就可以了。對于單片機來說就截然不同了,一般的單片機的Flash 和Ram 的資源是以KB 來衡量的,可想而知,單片機的資源是少得可憐,為此我們必須想法設(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.104case.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(fù)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<<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
        句對當前棧進行檢查;同時,cpu 也要在函數(shù)調(diào)用時保存和恢復(fù)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(yù)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)中都必須進行基于i 值求數(shù)組下標的復(fù)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};
          UINT8p=(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: %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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