51单片机程序优化.doc-道客多多

资源描述

1、程序优化由于单片机的性能同电脑的性能是天渊之别的，无论从空间资源上、内存资源、工作频率，都是无法与之比较的。PC 机编程基本上不用考虑空间的占用、内存的占用的问题，最终目的就是实现功能就可以了。对于单片机来说就截然不同了，一般的单片机的 Flash 和 Ram 的资源是以 KB 来衡量的，可想而知，单片机的资源是少得可怜，为此我们必须想法设法榨尽其所有资源，将它的性能发挥到最佳，程序设计时必须遵循以下几点进行优化： 1. 使用尽量小的数据类型能够使用字符型(char) 定义的变量，就不要使用整型 (int)变量来定义；能够使用整型变量定义的变量就不要用长整型(long int)

2、，能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量。当然，在定义变量后不要超过变量的作用范围，如果超过变量的范围赋值，C 编译器并不报错，但程序运行结果却错了，而且这样的错误很难发现。 2. 使用自加、自减指令通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如 a-=1 及 a+=1 等)都能够生成高质量的程序代码，编译器通常都能够生成 inc 和 dec 之类的指令，而使用 a=a+1 或 a=a-1 之类的指令，有很多 C 编译器都会生成二到三个字节的指令。 3. 减少运算的强度可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。（1）求余运算 N= N %8 可以改为

3、N = N i-) for(j=1000;i=0;j-) 说明：两个函数的延时效果相似，但几乎所有的 C 编译对后一种函数生成的代码均比前一种代码少 13 个字节，因为几乎所有的 MCU 均有为 0 转移的指令，采用后一种方式能够生成这类指令。 4. while 与 do.while 的区别 void DelayNus(UINT16 t) while(t-) NOP(); 可以改为 void DelayNus(UINT16 t) do NOP(); while(-t) 说明：使用 dowhile 循环编译后生成的代码的长度短于 while 循环。 5. register 关键字 void UA

4、RTPrintfString(INT8 *str) while(*str while(*pstr UINT16 CRC16CheckFromTbl(UINT8 *buf,UINT8 len) UINT16 i; UINT16 uncrcReg = 0, uncrcConst = 0xffff; for(i = 0;i 8) *buf+) uncrcConst B?A:B) 可以改为 #define MAX（A，B） (A)(B)?(A):(B) 说明：函数和宏函数的区别就在于，宏函数占用了大量的空间，而函数占用了时间。大家要知道的是，函数调用是要使用系统的栈来保存数据的，如果编译器里有栈检查

5、选项，一般在函数的头会嵌入一些汇编语句对当前栈进行检查；同时，cpu 也要在函数调用时保存和恢复当前的现场，进行压栈和弹栈操作，所以，函数调用需要一些 cpu 时间。而宏函数不存在这个问题。宏函数仅仅作为预先写好的代码嵌入到当前程序，不会产生函数调用，所以仅仅是占用了空间，在频繁调用同一个宏函数的时候，该现象尤其突出。 9. 适当地使用算法假如有一道算术题，求 1100 的和。作为程序员的我们会毫不犹豫地点击键盘写出以下的计算方法： UINT16 Sum(void) UINT8 i,s; for(i=1;i1; return s; 结果很明显，同样的结果不同的计算方法，运行效率会有大大不

6、同，所以我们需要最大限度地通过数学的方法提高程序的执行效率。 10. 用指针代替数组在许多种情况下，可以用指针运算代替数组索引，这样做常常能产生又快又短的代码。与数组索引相比，指针一般能使代码速度更快，占用空间更少。使用多维数组时差异更明显。下面的代码作用是相同的，但是效率不一样。 UINT8 szArrayA64; UINT8 szArrayB64; UINT8 i; UINT8 *p=szArray; for(i=0;i64;i+)szArrayBi=szArrayAi; for(i=0;i64;i+)szArrayBi=*p+; 指针方法的优点是，szArrayA 的地址装入指针

7、p 后，在每次循环中只需对 p 增量操作。在数组索引方法中，每次循环中都必须进行基于 i 值求数组下标的复杂运算。 11. 强制转换 C 语言精髓第一精髓就是指针的使用，第二精髓就是强制转换的使用，恰当地利用指针和强制转换不但可以提供程序效率，而且使程序更加之简洁，由于强制转换在 C 语言编程中占有重要的地位，下面将已五个比较典型的例子作为讲解。例子 1：将带符号字节整型转换为无符号字节整型 UINT8 a=0； INT8 b=-3； a=(UINT8)b; 例子 2：在大端模式下(8051 系列单片机是大端模式 )，将数组 a2转化为无符号 16 位整型值。方法 1：采用位移方法。

8、 UINT8 a2=0x12,0x34; UINT16 b=0; b=(a08)|a1; 结果：b=0x1234 方法 2：强制类型转换。 UINT8 a2=0x12,0x34; UINT16 b=0; b= *(UINT16 *)a; /强制转换结果：b=0x1234 例子 3：保存结构体数据内容。方法 1：逐个保存。 typedef struct _ST UINT8 a; UINT8 b; UINT8 c; UINT8 d; UINT8 e; ST; ST s; UINT8 a5=0; s.a=1; s.b=2; s.c=3; s.d=4; s.e=5; a0=s.a; a1=s.b;

9、 a2=s.c; a3=s.d; a4=s.e; 结果：数组 a 存储的内容是 1、2、3、4、5。方法 2：强制类型转换。 typedef struct _ST UINT8 a; UINT8 b; UINT8 c; UINT8 d; UINT8 e; ST; ST s; UINT8 a5=0; UINT8 *p=(UINT8 *)/强制转换 UINT8 i=0; s.a=1; s.b=2; s.c=3; s.d=4; s.e=5; for(i=0;isizeof(s);i+) ai=*p+; 结果：数组 a 存储的内容是 1、2、3、4、5。例子 4：在大端模式下(8051 系列单片机是

10、大端模式 )将含有位域的结构体赋给无符号字节整型值方法 1：逐位赋值。 typedef struct _BYTE2BITS UINT8 _bit7:1; UINT8 _bit6:1; UINT8 _bit5:1; UINT8 _bit4:1; UINT8 _bit3:1; UINT8 _bit2:1; UINT8 _bit1:1; UINT8 _bit0:1; BYTE2BITS; BYTE2BITS Byte2Bits; Byte2Bits._bit7=0; Byte2Bits._bit6=0; Byte2Bits._bit5=1; Byte2Bits._bit4=1; Byte2Bits

12、 UINT8 _bit7:1; UINT8 _bit6:1; UINT8 _bit5:1; UINT8 _bit4:1; UINT8 _bit3:1; UINT8 _bit2:1; UINT8 _bit1:1; UINT8 _bit0:1; BYTE2BITS; BYTE2BITS Byte2Bits; Byte2Bits._bit7=0; Byte2Bits._bit6=0; Byte2Bits._bit5=1; Byte2Bits._bit4=1; Byte2Bits._bit3=1; Byte2Bits._bit2=1; Byte2Bits._bit1=0; Byte2Bits._bit

13、0=0; UINT8 a=0; a = *(UINT8 *) UINT8 _bit6:1; UINT8 _bit5:1; UINT8 _bit4:1; UINT8 _bit3:1; UINT8 _bit2:1; UINT8 _bit1:1; UINT8 _bit0:1; BYTE2BITS; BYTE2BITS Byte2Bits; UINT8 a=0x3C; Byte2Bits._bit7=a Byte2Bits._bit6=a Byte2Bits._bit5=a Byte2Bits._bit4=a Byte2Bits._bit3=a Byte2Bits._bit2=a Byte2Bits.

14、_bit1=a Byte2Bits._bit0=a 方法 2：强制转换。 typedef struct _BYTE2BITS UINT8 _bit7:1; UINT8 _bit6:1; UINT8 _bit5:1; UINT8 _bit4:1; UINT8 _bit3:1; UINT8 _bit2:1; UINT8 _bit1:1; UINT8 _bit0:1; BYTE2BITS; BYTE2BITS Byte2Bits; UINT8 a=0x3C; Byte2Bits= *(BYTE2BITS *) 12. 减少函数调用参数使用全局变量比函数传递参数更加有效率。这样做去除了函数调用参数入

15、栈和函数完成后参数出栈所需要的时间。然而决定使用全局变量会影响程序的模块化和重入，故要慎重使用。 13. switch 语句中根据发生频率来进行 case 排序 switch 语句是一个普通的编程技术，编译器会产生 if-else-if 的嵌套代码，并按照顺序进行比较，发现匹配时，就跳转到满足条件的语句执行。使用时需要注意。每一个由机器语言实现的测试和跳转仅仅是为了决定下一步要做什么，就把宝贵的处理器时间耗尽。为了提高速度，没法把具体的情况按照它们发生的相对频率排序。换句话说，把最可能发生的情况放在第一位，最不可能的情况放在最后。 14. 将大的 switch 语句转为嵌套 switc

16、h 语句当 switch 语句中的 case 标号很多时，为了减少比较的次数，明智的做法是把大 switch 语句转为嵌套 switch 语句。把发生频率高的 case 标号放在一个 switch 语句中，并且是嵌套 switch 语句的最外层，发生相对频率相对低的 case 标号放在另一个 switch 语句中。比如，下面的程序段把相对发生频率低的情况放在缺省的 case 标号内。 UINT8 ucCurTask=1; void Task1(void); void Task2(void); void Task3(void); void Task4(void); void Task16

17、(void); switch(ucCurTask) case 1: Task1();break; case 2: Task2();break; case 3: Task3();break; case 4: Task4();break; case 16: Task16();break; default:break; 可以改为 UINT8 ucCurTask=1; void Task1(void); void Task2(void); void Task3(void); void Task4(void); void Task16(void); switch(ucCurTask) case 1: T

18、ask1();break; case 2: Task2();break; default: switch(ucCurTask) case 3: Task3();break; case 4: Task4();break; case 16: Task16();break; default:break; Break; 由于 switch 语句等同于 if-else-if 的嵌套代码，如果大的 if 语句同样要转换为嵌套的 if 语句。 UINT8 ucCurTask=1; void Task1(void); void Task2(void); void Task3(void); void Task4(void); void Task16(void); if (ucCurTask=1) Task1(); else if(ucCurTask=2) Task2(); else

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