程序优化佳文

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(longint)，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N=N&7说明：位操作只需一个指令周期即可完成，而大部分的C编译器的“%”运算均是调用子程序来完成，代码长、执行速度慢。通常，只要求是求2n方的余数，均可使用位操作的方法来代替。（2）平方运算N=Pow(3,2)可以改为N=3*3说明：在有内置硬件乘法器的单片机中(如51系列)，乘法运算比求平方运算快得多,因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的，乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短，执行速度快。（3）用位移代替乘法除法N=M*8可以改为N=M3N=M/8可以改为N=M3说明：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码，而乘以其它的整数或除以任何数，均调用乘除法子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上，只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果。如N=M*9可以改为N=(M3)+M；（4）自加自减的区别例如我们平时使用的延时函数都是通过采用自加的方式来实现。voidDelayNms(UINT16t){UINT16i,j;for(i=0;it;i++)for(j=0;i1000;j++)}可以改为voidDelayNms(UINT16t){UINT16i,j;for(i=t;i=0;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1~3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voidDelayNus(UINT16t){while(t--){NOP();}}可以改为voidDelayNus(UINT16t){do{NOP();}while(--t)}说明：使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。5.register关键字voidUARTPrintfString(INT8*str){while(*str&&str){UARTSendByte(*str++)}}可以改为voidUARTPrintfString(INT8*str){registerINT8*pstr=str;while(*pstr&&pstr){UARTSendByte(*pstr++)}}说明：在声明局部变量的时候可以使用register关键字。这就使得编译器把变量放入一个多用途的寄存器中，而不是在堆栈中，合理使用这种方法可以提高执行速度。函数调用越是频繁，越是可能提高代码的速度，注意register关键字只是建议编译器而已。6.volatile关键字volatile总是与优化有关，编译器有一种技术叫做数据流分析，分析程序中的变量在哪里赋值、在哪里使用、在哪里失效，分析结果可以用于常量合并，常量传播等优化，进一步可以死代码消除。一般来说,volatile关键字只用在以下三种情况:a)中断服务函数中修改的供其它程序检测的变量需要加volatileb)多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatilec)存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义总之，volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。7.以空间换时间在数据校验实战当中，CRC16循环冗余校验其实还有一种方法是查表法，通过查表可以更加快获得校验值，效率更高，当校验数据量大的时候，使用查表法优势更加明显，不过唯一的缺点是占用大量的空间。//查表法：codeUINT16szCRC16Tbl[256]={0x0000,0x1021,0x2042,0x3063,0x4084,0x50a5,0x60c6,0x70e7,0x8108,0x9129,0xa14a,0xb16b,0xc18c,0xd1ad,0xe1ce,0xf1ef,0x1231,0x0210,0x3273,0x2252,0x52b5,0x4294,0x72f7,0x62d6,0x9339,0x8318,0xb37b,0xa35a,0xd3bd,0xc39c,0xf3ff,0xe3de,0x2462,0x3443,0x0420,0x1401,0x64e6,0x74c7,0x44a4,0x5485,0xa56a,0xb54b,0x8528,0x9509,0xe5ee,0xf5cf,0xc5ac,0xd58d,0x3653,0x2672,0x1611,0x0630,0x76d7,0x66f6,0x5695,0x46b4,0xb75b,0xa77a,0x9719,0x8738,0xf7df,0xe7fe,0xd79d,0xc7bc,0x48c4,0x58e5,0x6886,0x78a7,0x0840,0x1861,0x2802,0x3823,0xc9cc,0xd9ed,0xe98e,0xf9af,0x8948,0x9969,0xa90a,0xb92b,0x5af5,0x4ad4,0x7ab7,0x6a96,0x1a71,0x0a50,0x3a33,0x2a12,0xdbfd,0xcbdc,0xfbbf,0xeb9e,0x9b79,0x8b58,0xbb3b,0xab1a,0x6ca6,0x7c87,0x4ce4,0x5cc5,0x2c22,0x3c03,0x0c60,0x1c41,0xedae,0xfd8f,0xcdec,0xddcd,0xad2a,0xbd0b,0x8d68,0x9d49,0x7e97,0x6eb6,0x5ed5,0x4ef4,0x3e13,0x2e32,0x1e51,0x0e70,0xff9f,0xefbe,0xdfdd,0xcffc,0xbf1b,0xaf3a,0x9f59,0x8f78,0x9188,0x81a9,0xb1ca,0xa1eb,0xd10c,0xc12d,0xf14e,0xe16f,0x1080,0x00a1,0x30c2,0x20e3,0x5004,0x4025,0x7046,0x6067,0x83b9,0x9398,0xa3fb,0xb3da,0xc33d,0xd31c,0xe37f,0xf35e,0x02b1,0x1290,0x22f3,0x32d2,0x4235,0x5214,0x6277,0x7256,0xb5ea,0xa5cb,0x95a8,0x8589,0xf56e,0xe54f,0xd52c,0xc50d,0x34e2,0x24c3,0x14a0,0x0481,0x7466,0x6447,0x5424,0x4405,0xa7db,0xb7fa,0x8799,0x97b8,0xe75f,0xf77e,0xc71d,0xd73c,0x26d3,0x36f2,0x0691,0x16b0,0x6657,0x7676,0x4615,0x5634,0xd94c,0xc96d,0xf90e,0xe92f,0x99c8,0x89e9,0xb98a,0xa9ab,0x5844,0x4865,0x7806,0x6827,0x18c0,0x08e1,0x3882,0x28a3,0xcb7d,0xdb5c,0xeb3f,0xfb1e,0x8bf9,0x9bd8,0xabbb,0xbb9a,0x4a75,0x5a54,0x6a37,0x7a16,0x0af1,0x1ad0,0x2ab3,0x3a92,0xfd2e,0xed0f,0xdd6c,0xcd4d,0xbdaa,0xad8b,0x9de8,0x8dc9,0x7c26,0x6c07,0x5c64,0x4c45,0x3ca2,0x2c83,0x1ce0,0x0cc1,0xef1f,0xff3e,0xcf5d,0xdf7c,0xaf9b,0xbfba,0x8fd9,0x9ff8,0x6e17,0x7e36,0x4e55,0x5e74,0x2e93,0x3eb2,0x0ed1,0x1ef0};UINT16CRC16CheckFromTbl(UINT8*buf,UINT8len){UINT16i;UINT16uncrcReg=0,uncrcConst=0xffff;for(i=0;ilen;i++){uncrcReg=(uncrcReg8)^szCRC16Tbl[(((uncrcConst^uncrcReg)8)^*buf++)&0xFF];uncrcConst=8;}returnuncrcReg;}如果系统要求实时性比较强，在CRC16循环冗余校验当中，推荐使用查表法，以空间换时间。8.宏函数取代函数首先不推荐所有函数改为宏函数，以免出现不必要的错误。但是一些基本功能的函数很有必要使用宏函数来代替。UINT8Max(UINT8A,UINT8B){return(AB?A:B)}可以改为#defineMAX（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1~100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：UINT16Sum(void){UINT8i,s;for(i=1;i=100;i++){s+=i;}returns;}很明显大家都会想到这种方法，但是效率方面并不如意，我们需要动脑筋，就是采用数学算法解决问题，使计算效率提升一个级别。UINT16Sum(void){UINT16s;s=(100*(100+1))1;returns;}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。UINT8szArrayA[64];UINT8szArrayB[64];UINT8i;UI