如何提高M(jìn)SP430單片機(jī)的操作效率

關(guān)于代碼效率

MSP430系列的程序設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，有利于提高代碼效率。應(yīng)該指出，這些準(zhǔn)則基本上是基于MSP430系列的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而提出的。

1.位域類型的執(zhí)行時(shí)很慢的，所以應(yīng)當(dāng)在僅僅為了節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間時(shí)才使用位域方式。如果用戶必須使用位域存儲，可以用char或unsigned int的位屏蔽操作來代替位域操作。

2.在模塊之外不使用的變量應(yīng)當(dāng)聲明為static，這樣在編譯時(shí)有可能使這些變量分配在寄存器中暫存，從而提高了代碼效率。

3.盡可能使用unsigned數(shù)據(jù)類型。許多情況下，對unsigned數(shù)據(jù)類型的操作，比對signed數(shù)據(jù)類型的操作效率更高，尤其對于除法和求模運(yùn)算更是如此。

4.程序設(shè)計(jì)中應(yīng)該使用ANSI-C原型函數(shù)。對ANSI函數(shù)的調(diào)用比對K&S函數(shù)的調(diào)用效率更高。

5.MSP430系列單片機(jī)對16位數(shù)據(jù)類型的操作效率最高。如：short、int、unsigned int類型等。一般來說，利用8位數(shù)據(jù)類型可以節(jié)省數(shù)據(jù)的存儲空間，但這樣并不會減少程序代碼的存儲空間；而對于運(yùn)用32位數(shù)據(jù)類型，由于MSP320系列的結(jié)構(gòu)并不直接支持，執(zhí)行的效率是較低的。

6.標(biāo)量自動(dòng)變量（scalar auto）通常分配在寄存器中，因此，只要有可能就應(yīng)該用auto類型而不用static類型。

7.函數(shù)的頭兩個(gè)參數(shù)是用寄存器傳送的，因此，將參數(shù)傳遞給函數(shù)時(shí)，用參數(shù)方式常比用static變量效率更高。

8.復(fù)制結(jié)構(gòu)和聯(lián)合數(shù)據(jù)類型是開銷很大的操作。應(yīng)該盡量避免在程序運(yùn)行中做結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的賦值操作，避免以結(jié)構(gòu)和聯(lián)合數(shù)據(jù)類型作為函數(shù)的參數(shù)，避免讓函數(shù)返回結(jié)構(gòu)和聯(lián)合數(shù)據(jù)類型。只要有可能，就應(yīng)該采用指向結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的指針來實(shí)現(xiàn)上述的各種操作。

9.函數(shù)中聲明的無初值非標(biāo)量自動(dòng)變量（結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和數(shù)組等），會在程序運(yùn)行中每次調(diào)用函數(shù)時(shí)作數(shù)據(jù)的復(fù)制操作。如果是常量，可以用static const存儲類來避免發(fā)生這種情況。

此外，采用C程序調(diào)用匯編子程序的方法也是提高代碼效率的有效手段。

連接命令文件的作用

使程序設(shè)計(jì)適合于用戶的目標(biāo)系統(tǒng)。每一個(gè)項(xiàng)目都需要一個(gè)包含目標(biāo)系統(tǒng)存儲器映射細(xì)節(jié)的連接命令文件。它的文件擴(kuò)展名為.xcl，可以用文本編輯器來瀏覽其內(nèi)容。

連接命令文件有基本相同的結(jié)構(gòu)。以MSP430F149C.xcl為例。文件中含有大量的注釋行，以增加可讀性。實(shí)際起作用的命令行并不多。

首先用-c命令將cpu類型定義為MSP430

-cMSP430

然后用一系列-Z命令以定義編譯器使用的存儲器段，分別定義了數(shù)據(jù)、堆棧、信息、代碼、中斷向量等功能區(qū)域，命令如下：

-Z（DATA）UDATA0，IDATA0，ECSTR=0200-09FF

-Z（DATA）CSTACK#0200-0A00

-Z（CODE）INFO=1000-10FF

-Z（CODE）CODE，CONST，CSTR，CDATA0，CCSTR=1100-FFDF

-Z（CODE）INTVEC=FFE0-FFFF

再用-e命令定義適合用戶的應(yīng)用要求和空間限制的用于printf和scanf的底層輸入輸出函數(shù)，命令如下

-e_small_write=_formatted_write

-e_medium_read=_fomatted_read

最后，指明加載的C庫（運(yùn)行時(shí)間庫文件），以適應(yīng)不同CPU的差異，如是否含硬件乘法器等：

cl430ksm.r43

用戶可以直接從ICC430子目錄中選擇適合目標(biāo)系統(tǒng)的連接命令文件，但是，為了更好的適應(yīng)用戶的設(shè)計(jì)目標(biāo)，也可以自行編輯修改連接命令文件。

C430的配置

設(shè)定目標(biāo)機(jī)型號的頭文件

根據(jù)目標(biāo)機(jī)型號（例如MSP430F149）在源文件開始添加如下語句：

#include ‘MSP430X14X.h’

這個(gè)文件包含具體MSP430目標(biāo)機(jī)器中特殊功能寄存器的地址說明。在后續(xù)的代碼編寫中就可以直接使用寄存器的名稱。MSP430X14X.h文件的內(nèi)容可以在軟件的INC子目錄下找到。

1.存儲器的分配

通過連接命令文件，可以說明目標(biāo)系統(tǒng)硬件環(huán)境中的ROM和RAM的地址。連接的選項(xiàng)規(guī)定：

*ROM區(qū)域用于存儲函數(shù)、常數(shù)和初始化值

*RAM區(qū)域用于存儲堆棧和變量

*非易失RAM區(qū)可以通過no_init類型修飾符和存儲器#pragma編譯命令來說明將駐留變量。編譯器將這種變量放在獨(dú)立的no_init段中。它的地址范圍由用戶在非易失RAM區(qū)中指定。程序運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)不對這些變量作初始化。

2.堆棧體積

默認(rèn)的是512Bytes，用了行命令：-Z（DATA）CSTACK+200

3.輸入輸出

*putchar和getchar是基礎(chǔ)函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)所有基于字符的I/O操作。為了使所有基于字符的I/O功能得以實(shí)現(xiàn)，用戶必須用硬件環(huán)境提供的工具來定義這兩個(gè)函數(shù)。

*printf和sprintf函數(shù)使用名為_formatted_write的通用格式化函數(shù)。ANSI標(biāo)準(zhǔn)版本_formatted_write

體積非常大，而它所提供的功能在不少應(yīng)用中并不需要。為了減少存儲器的開銷，在標(biāo)準(zhǔn)C庫中提供了兩種可以替代的較小版本：

1）_medium_write

除了不支持浮點(diǎn)數(shù)之外，它與_formatted_write一樣。因此，如果使用%f，%g，%G，%e和%E說明符將產(chǎn)生錯(cuò)誤。_medium_write比_formatted_write小得多。

2）_small_write

與_medium_write接近，但是對int類型只支持%%，%d，%o，%c，%s和%x說明符，并且不支持位域和精度參數(shù)。_small_write大小約為_formatted_write的10%—15%。

C430編譯器的默認(rèn)版本就是_small_write：-e_small_write=_formatted_write

要選擇完整的ANSI版本，可以刪除這一行。

*簡化printf

有時(shí)為了支持特殊輸出格式的需求，或支持非標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備的需求，必須訂制特殊的輸出子程序。文件imwri.c中提供了高度簡化的printf函數(shù)的源文件，其中不包含sprintf。這一源程序版本可以按照用戶要求加以修改，然后把編譯好的模塊加入庫中，代替原有的模塊。

*scanf和sscanf

與printf和sprintf相似，scanf和sscanf使用名為_formatted_read的通用格式化函數(shù)。ANSI標(biāo)準(zhǔn)版本_formatted_read體積非常大，而它所提供的功能在不少應(yīng)用中并不需要。為了減少存儲器的開銷，在標(biāo)準(zhǔn)C庫中同樣也提供了體積較小的版本：_medium_read。除了不支持浮點(diǎn)數(shù)之外，它與_formatted_read功能一樣，但是_medium_read比_formatted_read要小得多。

C430的默認(rèn)版本是_medium_read。

4.硬件與存儲器初始化

創(chuàng)建cstartup.r43的目標(biāo)模塊文件，然后用戶應(yīng)當(dāng)在連接命令文件中使用下列命令，使XLINK引用用戶定義的CSTARTUP模塊來代替庫中的模塊：

-A cstartup

-C library

在Workbench中，可以將修改后的cstartup文件加到用戶的項(xiàng)目中，并在連接命令文件中的library之前加上-C命令。