單片機(jī)如何提高編程效率優(yōu)化程序？

在進(jìn)行8051單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，編程都往往少不了要直接操作系統(tǒng)的各個(gè)存儲(chǔ)器地址空間。

C51程序經(jīng)過(guò)編譯之后產(chǎn)生的目標(biāo)代碼具有浮動(dòng)地址，其絕對(duì)地址必須經(jīng)過(guò)BL51連接定位后才能確定。

為了能夠在C51程序中直接對(duì)任意指定的存儲(chǔ)器地址進(jìn)行操作，可以采用擴(kuò)展關(guān)鍵字“at”、指針、預(yù)定義以及連接定位控制命令。

在這些方法中，本人認(rèn)為最簡(jiǎn)單而有效的方法是用“ _at_ ”關(guān)鍵字來(lái)對(duì)指定變量存儲(chǔ)器空間絕對(duì)地址來(lái)指定。一般格式如下：

[存儲(chǔ)器類(lèi)型] 數(shù)據(jù)類(lèi)型 標(biāo)識(shí)符 _at_ 地址常數(shù)

其中：

(1).存儲(chǔ)器類(lèi)型: idata、data、xdata等C51能夠識(shí)別的所有類(lèi)型，最好不要省略。

(2).數(shù)據(jù)類(lèi)型: 可以用int、long、float等基本類(lèi)型，當(dāng)然也可以用數(shù)組、

結(jié)構(gòu)等復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型類(lèi)型，本人認(rèn)為一般用unsigned int 就可以解決很多問(wèn)題了。

(3).標(biāo)識(shí)符: 就是要定義的變量名，編程者自己決定

(4).地址常數(shù)就是要直接操作的存儲(chǔ)器的絕對(duì)地址，必須位于有效的存儲(chǔ)器空間之內(nèi)。

注意：不能對(duì)變量進(jìn)行初始化，只能是全局變量，一般不要輕易用，免得出錯(cuò)。

總結(jié)：

1、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(lèi)的指令，而使用a=a+1或a=a-1之類(lèi)的指令，有很多C編譯器都會(huì)生成二到三個(gè)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(shū)寫(xiě)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(lèi)的的代碼。

2、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(kāi)方等，以及一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的插補(bǔ)運(yùn)算，對(duì)這些即消耗時(shí)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(chǔ)區(qū)。如果直接生成所需的表比較困難，也盡量在啟了，減少了程序執(zhí)行過(guò)程中重復(fù)計(jì)算的工作量。

3、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

需要熟悉算法語(yǔ)言，知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。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，一般來(lái)說(shuō)，指針比較靈活簡(jiǎn)潔，而數(shù)組則比較直觀，容易理解。對(duì)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

4、使用盡量小的數(shù)據(jù)類(lèi)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(lái)定義;能夠使用整型變量定義的變量就不要用長(zhǎng)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(guò)變量的作用范圍，如果超過(guò)變量的范圍賦值，C編譯器并不報(bào)錯(cuò)，但程序運(yùn)行結(jié)果卻錯(cuò)了，而且這樣的錯(cuò)誤很難發(fā)現(xiàn)。

5、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(lái)復(fù)雜的的表達(dá)式。如下：

(1)、求余運(yùn)算。

如：a=a%8;可以改為：a=a&7;

說(shuō)明：位操作只需一個(gè)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(lái)完成，代碼長(zhǎng)、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(lái)代替。

(2)、平方運(yùn)算

如：a=pow(a,2.0);可以改為：a=a*a;

說(shuō)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)楦↑c(diǎn)數(shù)的求平方是通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)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(gè)時(shí)鐘周期就可以完成。既使是在沒(méi)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

如：a=a*4;b=b/4;可以改為：a=a《2;b=b》2;

說(shuō)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(gè)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

6、循環(huán)

(1)、循環(huán)語(yǔ)

對(duì)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(wèn)等，應(yīng)該將沒(méi)有必要執(zhí)行多次的操作全部集合在一起，放到一個(gè)init的初始化程序中進(jìn)行。

(2)、延時(shí)函數(shù)：

通常使用的延時(shí)函數(shù)均采用自加的形式：

兩個(gè)函數(shù)的延時(shí)效果相似，但幾乎所有的C編譯對(duì)后一種函數(shù)生成的代碼均比前一種代碼少1~3個(gè)字節(jié)，因?yàn)閹缀跛械?a target="_blank">MCU均有為0轉(zhuǎn)移的指令，采用后一種方式能夠生成這類(lèi)指令。在使用while循環(huán)時(shí)也一樣，使用自減指令控制循環(huán)會(huì)比使用自加指令控制循環(huán)生成的代碼更少1~3個(gè)字母。但是在循環(huán)中有通過(guò)循環(huán)變量"i"讀寫(xiě)數(shù)組的指令時(shí)，使用預(yù)減循環(huán)時(shí)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(shí)有以下兩種循環(huán)形式：

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(zhǎng)度短于while循環(huán)。

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(chǔ)器中，均有利于優(yōu)化。

編輯：jq