嵌入式軟件開發(fā)基本要素之代碼質(zhì)量

消費(fèi)類電子產(chǎn)品、汽車應(yīng)用和工業(yè)設(shè)備等市場對產(chǎn)品要求不斷增加，要求產(chǎn)品在更短的周期內(nèi)具備更多的新功能。這對嵌入式軟件及其開發(fā)起到了重要作用。如今，嵌入式應(yīng)用已經(jīng)變得比以往任何時(shí)候都更加復(fù)雜，并且通常由多個(gè)具有不同技能的大型分布式團(tuán)隊(duì)構(gòu)建。在這樣的背景下，開發(fā)人員需要專注于創(chuàng)新，確保產(chǎn)品質(zhì)量，并在市場上脫穎而出。

作為嵌入式軟件開發(fā)的領(lǐng)軍企業(yè)，40年來，IAR一直與嵌入式軟件開發(fā)人員緊密合作，深刻理解嵌入式開發(fā)人員的日常工作流程，并提供了全面的解決方案，涵蓋了所有嵌入式軟件開發(fā)的基本要素，從而提高生產(chǎn)力和效率，保證質(zhì)量，并加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

IAR 的嵌入式開發(fā)解決方案涵蓋了所有的嵌入式軟件開發(fā)基本要素，增加了提高生產(chǎn)力和效率的價(jià)值，保證了質(zhì)量，并加快了上市時(shí)間。這一切可以通過投資回報(bào)率（ROI）和總擁有成本（TCO）的用例來得到證明。

在本系列專欄中，我們將通過具體的案例，逐一探討這些基本要素如何對ROI和TCO產(chǎn)生積極影響。本文為第一講，將分析代碼體積如何具體影響ROI和TCO。

為什么要關(guān)注代碼體積和基準(zhǔn)？

縮小代碼體積可以在芯片中添加更多功能，同時(shí)通過跟蹤處理器的基準(zhǔn)，可以選擇閃存更小但更便宜的芯片。因此，“代碼體積”和“基準(zhǔn)”這兩個(gè)因素都有助于成本優(yōu)化。

雖然 CoreMark 是一個(gè)速度基準(zhǔn)，但得益于其廣泛的方法，它也是一個(gè)很好的代碼體積基準(zhǔn)。在各種芯片上觀察該基準(zhǔn)測試的一個(gè)文件 (coremark.c)，可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)下圖中顯示的所使用的芯片，其體積有小幅度的變化。包括 ARM RealView Compiler、GCC/GNU Tools ARM Embedded (w/o LTO)，IAR ANSI C/C++ Compiler for ARM 等工具在圖中水平坐標(biāo)列出。條形圖顯示了 NXP 和 ST 不同芯片上的代碼體積，單位為字節(jié)。NXP: Kinetis K70 (Cortex-M4F) 、KL25Z (Cortex- M0+) 和 LPC11U24 (Cortex-M0)；以及 ST: STM32F207 (Cortex- M3) 和 STM32F746 (Cortex-M7)。

IAR Embedded Workbench（條形圖中為：ICCARM V7.70.1）呈現(xiàn)出比其他工具小得多的變化程度，但節(jié)省的尺寸百分比相似。再看下圖中基準(zhǔn)測試的矩陣操作代碼，數(shù)據(jù)是類似的。這里我們可以再次看到，用 IAR 的工具套件編譯的代碼比其他工具生成的代碼更緊湊。

實(shí)際上，在 CoreMark 總共 34 個(gè)模塊的 30 個(gè)中，IAR Embedded Workbench for Arm 產(chǎn)生了更緊密的代 碼，總體體積差異約為 20%。 同樣，我們在調(diào)研客戶使用 IAR Embedded Workbench for RX 和 IAR Embedded Workbench for RL78 開發(fā)的真實(shí)應(yīng)用案例發(fā)現(xiàn)，IAR生成的代碼體積比 GCC 和其他工具小 27% 至 28%。

那么，采用較小的芯片體積可以節(jié)省多少錢？顯然，這取決于許多變量因素，包括底層架構(gòu)以及是否能得到一個(gè)具有類似外設(shè)集和封裝類型的更大芯片。比如，我們可以看看來自同一系列和芯片供應(yīng)商的一些流行的 Cortex-M4 芯片。它們來自同一系列和芯片供應(yīng)商，具有相同的MCU和外設(shè)，但閃存容量不同。一個(gè)具有 512 kB 閃存的芯片在一家主要分銷商處的單件售價(jià)為 17.34 美元（截至 2022 年 11 月），而來自同一系列的具有 1024 kB 閃存的類似芯片在同一分銷商處的單件售價(jià)為 21.47 美元，每個(gè)部件相差 4.13 美元。如果不能把代碼放進(jìn)更小的芯片中， 那么花費(fèi)必然會比原來多 23.8%。

即使在 1 萬個(gè)單元的中度生產(chǎn)中，增加的成本也會達(dá)到 4.1 萬美元。根據(jù) ST、NXP、Renesas、Microchip 和 TI 等不同芯片供應(yīng)商的各種基準(zhǔn)，當(dāng) Arm 內(nèi)核或?qū)Ｓ袃?nèi)核從 256 kB 跳到 512 kB 或 1024 kB 時(shí)，價(jià)格至少相差 1 美元。同樣，在 1 萬個(gè)單元的中度生產(chǎn)中，增加的成本至少是 1 萬美元。價(jià)格可能因架構(gòu)和芯片供應(yīng)商的不同而有所差別，但總體來說，節(jié)約的成本是相當(dāng)可觀的。

編輯：黃飛

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