單片機如何提高編程效率優(yōu)化程序？

在進行8051單片機應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計時，編程都往往少不了要直接操作系統(tǒng)的各個存儲器地址空間。

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

為了能夠在C51程序中直接對任意指定的存儲器地址進行操作，可以采用擴展關(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，本人認為最簡單而有效的方法是用“ _at_ ”關(guān)鍵字來對指定變量存儲器空間絕對地址來指定。一般格式如下：

[存儲器類型] 數(shù)據(jù)類型 標識符 _at_ 地址常數(shù)

其中：

(1).存儲器類型: idata、data、xdata等C51能夠識別的所有類型，最好不要省略。

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

結(jié)構(gòu)等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型類型，本人認為一般用unsigned int 就可以解決很多問題了。

(3).標識符: 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器的絕對地址，必須位于有效的存儲器空間之內(nèi)。

注意：不能對變量進行初始化，只能是全局變量，一般不要輕易用，免得出錯。

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。在AVR單片適用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C編譯器以上幾種書寫方式生成的代碼是一樣的，也能夠生成高質(zhì)量的inc和dec之類的的代碼。

2、查表

在程序中一般不進行非常復(fù)雜的運算，如浮點數(shù)的乘除及開方等，以及一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的插補運算，對這些即消耗時間又消費資源的運算，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)行過程中重復(fù)計算的工作量。

3、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

需要熟悉算法語言，知道各種算法的優(yōu)缺點。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，一般來說，指針比較靈活簡潔，而數(shù)組則比較直觀，容易理解。對于大部分的編譯器，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)變量來定義;能夠使用整型變量定義的變量就不要用長整型(long int)，能不使用浮點型(float)變量就不要使用浮點型變量。當(dāng)然，在定義變量后不要超過變量的作用范圍，如果超過變量的范圍賦值，C編譯器并不報錯，但程序運行結(jié)果卻錯了，而且這樣的錯誤很難發(fā)現(xiàn)。

5、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(fù)雜的的表達式。如下：

(1)、求余運算。

如：a=a%8;可以改為：a=a&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

如：a=pow(a,2.0);可以改為：a=a*a;

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，在自帶硬件乘法器的AVR 單片機中，如ATMega163中，乘法運算只需2個時鐘周期就可以完成。既使是在沒有內(nèi)置硬件乘法器的AVR單片機中，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。

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)、用移位實現(xiàn)乘除法運算

如：a=a*4;b=b/4;可以改為：a=a《2;b=b》2;

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。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(jié)果，如：a=a*9可以改為：a=(a《3)+a

6、循環(huán)

(1)、循環(huán)語

對于一些不需要循環(huán)變量參加運算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面，這里的任務(wù)包括表達式、函數(shù)的調(diào)用、指針運算、數(shù)組訪問等，應(yīng)該將沒有必要執(zhí)行多次的操作全部集合在一起，放到一個init的初始化程序中進行。

(2)、延時函數(shù)：

通常使用的延時函數(shù)均采用自加的形式：

兩個函數(shù)的延時效果相似，但幾乎所有的C編譯對后一種函數(shù)生成的代碼均比前一種代碼少1~3個字節(jié)，因為幾乎所有的MCU均有為0轉(zhuǎn)移的指令，采用后一種方式能夠生成這類指令。在使用while循環(huán)時也一樣，使用自減指令控制循環(huán)會比使用自加指令控制循環(huán)生成的代碼更少1~3個字母。但是在循環(huán)中有通過循環(huán)變量"i"讀寫數(shù)組的指令時，使用預(yù)減循環(huán)時有可能使數(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器中，均有利于優(yōu)化。

編輯：jq