如何高效率編寫單片機代碼，優(yōu)化程序設計

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。而對于單片機來說就截然不同了，一般的單片機的Flash 和Ram 的資源是有限的，可想而知，單片機的資源是少得可憐，為此我們必須想法設法榨盡其所有資源，將它的性能發(fā)揮到最佳，程序設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)。

2、使用自加、自減指令

通常使用自加、自減指令和復合賦值表達式(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<<3N=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;idefine 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?a target="_blank">算法

假如有一道算術題，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;}

結果很明顯，同樣的結果不同的計算方法，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=szArrayA;for(i=0;i<64;i++)szArrayB=*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)組下標的復雜運算。

3.強制轉換

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換的使用，恰當?shù)乩弥羔樅蛷娭妻D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];

結果：b=0x1234

方法2：強制類型轉換。

UINT8 a[2]={0x12,0x34};

UINT16 b=0;

b= (UINT16 )a; //強制轉換

結果：b=0x1234

例子3：保存結構體數(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：強制類型轉換。

typedef struct _ST{UINT8 a;UINT8 b;UINT8 c;UINT8 d;UINT8 e;}ST;ST s;UINT8 a[5]={0};UINT8 p=(UINT8 )&s;//強制轉換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: %s ”, 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) #sdefine CONS(a, b) int(a##e##b)printf(STR(vck));//輸出vckprintf(“%d ”, CONS(2,3));//2e3 輸出2000

這些方法常用，必然會讓你的代碼更加簡潔高效！