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標題：單片機代碼優化深入討論
1樓
wangxinxin 發表于：2010-12-7 13:56:33本人在優化定時器和計數器的中斷處理函數中總結了一下經驗，才有自言自語格式：
1、優化代碼采用匯編就是啦，何必在用C語言呢？
答：代碼的優化是建立在于程序結構最優化之上的，好的程序結構，代碼優化才有價值，是優中優；反之糟糕的程序結構，代碼優化只能在最差的程序結構中得到最好代碼，是差中優。所以優中優>差中優。C語言是一種高級語言（有的叫中級語言）在描述程序結構的與匯編沒有區別，更直觀。
2、現在單片機速度很快，為什么要優化的程序結構呢？
答：比如我在編寫定時器和計數器的程序的時候，由于這個函數使用頻繁，這個中斷以后還要加入類似PLC的IO數據刷新程序（把PLC程序的結果送入單片機的IO端口，或從IO端口中讀入數據）和系統變量數據函數（如秒脈沖，100ms秒脈沖，等），所以這個中斷函數負擔很重。所以每個算法必須最優化。現在單片機速度很快，但是具體某一個固定功能的函數優化一下，可以把單片機資源更多的用于用戶程序。比如PLC的單片機必須解釋用戶程序。必須在定期完成。比如PLC周期是100ms，比如12M的8051，1/10的振蕩周期內完成。1.2M/12=100kHZ，平均下來，10萬指令條不到，還是比較緊張的。稍微好一點的PLC，周期數可以達到10ms。即使采用AVR這種RISC的，在10ms完成一個PLC掃描周期，也是很吃緊的。
3、怎么才能得到最優的程序結構？
答：這個問題很廣，算法=程序+數據結構。數據結構優化，可以學習數據結構的書籍，里面全是最優的結構，依賴于計算機。程序的優化，一般獨立于計算機，要自己有一個好的思路。
比如我在處理定時器和計數器函數是，畫了狀態圖，根據狀態圖，編程序一目了然，基本是最優結構了。除非開發專用硬件或查表法。請參看我的另一個帖子：http://www.stmfans.com/bbs/viewt ... &extra=page%3D1
4、你的那個帖子，首先發的效率不是還可以嗎?
C語言精簡不等于編譯出來的東西會精簡。
5、為什么呀?
我首先貼出來的的C程序，沒有跟我畫出來的狀態圖一一對應。沒有充分利用各bit量的信息。
比如，定時器從S1轉到S2，只需判斷T_EN=1；維持狀態：T_EN=0
S2轉到S1，只需判斷T_EN=0。S2維持，須判斷T_ACC<T_SET=1。S2轉到S3，須判斷T_ACC<T_SET=0；
S3轉到S1，T_EN=0；S3維持，T_EN=1;這個時候T_ACC<T_SET是個無關量，不需要重復運算了。
我還設置tmp中間量，其實T_OUT的狀態已經表明T_ACC<T_SET=0，tmp是畫蛇添足的，浪費空間。
6、條件表達式不是比if else要好嗎？
在大多情況下，進行簡單的運算，要好一點（微弱），語句復雜的話，編譯出來的東西不一定高效。況且條件表達式中，
無法加入break等語句。
7、我看了關于編程優化的書籍，要減少跳轉的，你后面的程序跳轉很多呀？尤其是那個計數器，嵌套了好幾層呀？
由于很多編程優化的書籍是針對PC機的：減少跳轉，可以提高CPU緩存的命中率。由于緩存速度很快，與CPU同步的。如intel的扣肉
分一級緩存，二級緩存。當跳轉的時候如果跳出了二級緩存的范圍，會到內存中讀取數據，由于內存的速度比CPU慢一個數量級。
所以效率不高。
而我們的單片機編程的時候，flash與RAM都是與CPU同步的。單片機的RAM全部是SRAM（緩存也是SRAM），跳轉只能在單片機的資源以內，相當于PC的CPU中只能在緩存空間內跳。所以單片機的命中率是100%，除非出錯。
OL所以跳轉語句只是單片機的一個普通指令，處理周期數不是最高的，比如51的跳轉都是2個機器周期。比如ADD，SUB，MOV等指令都要2個周期。
8、你后面發的程序，為什么是最優呢？
我把后面的程序由編譯器編譯出來的指令貼出來：
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:28: if(T0_EN)
jnb _T0_EN,00105$ ；對應狀態圖S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:30: if(T0_OUT);
jb _T0_OUT,00106$ ；對應狀態圖S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:32: {T0_OUT=++T0_ACC>=T0_SET;}
inc _T0_ACC ；對應狀態圖S2 t1
clr c t1
mov a,_T0_ACC t2
subb a,#0x14 t2
mov b0,c t2
cpl c t1
mov _T0_OUT,c ；對應狀態圖S3 t2
sjmp 00106$ t2
00105$:
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:36: T0_OUT=0;T0_ACC=0;
clr _T0_OUT ；對應狀態圖S1 t1
mov _T0_ACC,#0x00 t2
00106$:
即使沒采用匯編語言，C編譯器已經為我們產生出來很精簡的語句，當然32至36之間的代碼還可以采用匯編優化。
所以首先程序優化，然后在進行匯編，難度降低了很多。因為程序優化后，C編譯出來的匯編，在進行優化工作量很小了。
其中計數器的代碼變化最大，優化了10行之多。給我可以自己用編譯器試驗一下。
9、這個是最快的嗎？
不是，最快的應該是查表法。對這個定時器來說：
方案一：
輸入：T_EN,T_ACC,T_SET
輸出：T_OUT,T_ACC
建立一個數據表格，然后在中斷函數中用查表法，大概兩條指令搞定。不過占用的空間也是嚇人。OL
10、在使用if else語句注意什么？
采用if else語句避免（）中進行多目運算。也不要進行取反運算，因為這樣代碼會增加好幾行。
如果直接用bit量，這樣編譯器會用 jnb或jb，
由于本人水平有限，舉例采用的是8051（因為我的電腦是P3 800,運行proteus正好）。希望對大家有參考作用
1、優化代碼采用匯編就是啦，何必在用C語言呢？
答：代碼的優化是建立在于程序結構最優化之上的，好的程序結構，代碼優化才有價值，是優中優；反之糟糕的程序結構，代碼優化只能在最差的程序結構中得到最好代碼，是差中優。所以優中優>差中優。C語言是一種高級語言（有的叫中級語言）在描述程序結構的與匯編沒有區別，更直觀。
2、現在單片機速度很快，為什么要優化的程序結構呢？
答：比如我在編寫定時器和計數器的程序的時候，由于這個函數使用頻繁，這個中斷以后還要加入類似PLC的IO數據刷新程序（把PLC程序的結果送入單片機的IO端口，或從IO端口中讀入數據）和系統變量數據函數（如秒脈沖，100ms秒脈沖，等），所以這個中斷函數負擔很重。所以每個算法必須最優化。現在單片機速度很快，但是具體某一個固定功能的函數優化一下，可以把單片機資源更多的用于用戶程序。比如PLC的單片機必須解釋用戶程序。必須在定期完成。比如PLC周期是100ms，比如12M的8051，1/10的振蕩周期內完成。1.2M/12=100kHZ，平均下來，10萬指令條不到，還是比較緊張的。稍微好一點的PLC，周期數可以達到10ms。即使采用AVR這種RISC的，在10ms完成一個PLC掃描周期，也是很吃緊的。
3、怎么才能得到最優的程序結構？
答：這個問題很廣，算法=程序+數據結構。數據結構優化，可以學習數據結構的書籍，里面全是最優的結構，依賴于計算機。程序的優化，一般獨立于計算機，要自己有一個好的思路。
比如我在處理定時器和計數器函數是，畫了狀態圖，根據狀態圖，編程序一目了然，基本是最優結構了。除非開發專用硬件或查表法。請參看我的另一個帖子：http://www.stmfans.com/bbs/viewt ... &extra=page%3D1
4、你的那個帖子，首先發的效率不是還可以嗎?
C語言精簡不等于編譯出來的東西會精簡。
5、為什么呀?
我首先貼出來的的C程序，沒有跟我畫出來的狀態圖一一對應。沒有充分利用各bit量的信息。
比如，定時器從S1轉到S2，只需判斷T_EN=1；維持狀態：T_EN=0
S2轉到S1，只需判斷T_EN=0。S2維持，須判斷T_ACC<T_SET=1。S2轉到S3，須判斷T_ACC<T_SET=0；
S3轉到S1，T_EN=0；S3維持，T_EN=1;這個時候T_ACC<T_SET是個無關量，不需要重復運算了。
我還設置tmp中間量，其實T_OUT的狀態已經表明T_ACC<T_SET=0，tmp是畫蛇添足的，浪費空間。
6、條件表達式不是比if else要好嗎？
在大多情況下，進行簡單的運算，要好一點（微弱），語句復雜的話，編譯出來的東西不一定高效。況且條件表達式中，
無法加入break等語句。
7、我看了關于編程優化的書籍，要減少跳轉的，你后面的程序跳轉很多呀？尤其是那個計數器，嵌套了好幾層呀？
由于很多編程優化的書籍是針對PC機的：減少跳轉，可以提高CPU緩存的命中率。由于緩存速度很快，與CPU同步的。如intel的扣肉
分一級緩存，二級緩存。當跳轉的時候如果跳出了二級緩存的范圍，會到內存中讀取數據，由于內存的速度比CPU慢一個數量級。
所以效率不高。
而我們的單片機編程的時候，flash與RAM都是與CPU同步的。單片機的RAM全部是SRAM（緩存也是SRAM），跳轉只能在單片機的資源以內，相當于PC的CPU中只能在緩存空間內跳。所以單片機的命中率是100%，除非出錯。
OL所以跳轉語句只是單片機的一個普通指令，處理周期數不是最高的，比如51的跳轉都是2個機器周期。比如ADD，SUB，MOV等指令都要2個周期。8、你后面發的程序，為什么是最優呢？
我把后面的程序由編譯器編譯出來的指令貼出來：
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:28: if(T0_EN)
jnb _T0_EN,00105$ ；對應狀態圖S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:30: if(T0_OUT);
jb _T0_OUT,00106$ ；對應狀態圖S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:32: {T0_OUT=++T0_ACC>=T0_SET;}
inc _T0_ACC ；對應狀態圖S2 t1
clr c t1
mov a,_T0_ACC t2
subb a,#0x14 t2
mov b0,c t2
cpl c t1
mov _T0_OUT,c ；對應狀態圖S3 t2
sjmp 00106$ t2
00105$:
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:36: T0_OUT=0;T0_ACC=0;
clr _T0_OUT ；對應狀態圖S1 t1
mov _T0_ACC,#0x00 t2
00106$:
即使沒采用匯編語言，C編譯器已經為我們產生出來很精簡的語句，當然32至36之間的代碼還可以采用匯編優化。
所以首先程序優化，然后在進行匯編，難度降低了很多。因為程序優化后，C編譯出來的匯編，在進行優化工作量很小了。
其中計數器的代碼變化最大，優化了10行之多。給我可以自己用編譯器試驗一下。
9、這個是最快的嗎？
不是，最快的應該是查表法。對這個定時器來說：
方案一：
輸入：T_EN,T_ACC,T_SET
輸出：T_OUT,T_ACC
建立一個數據表格，然后在中斷函數中用查表法，大概兩條指令搞定。不過占用的空間也是嚇人。
OL10、在使用if else語句注意什么？
采用if else語句避免（）中進行多目運算。也不要進行取反運算，因為這樣代碼會增加好幾行。
如果直接用bit量，這樣編譯器會用 jnb或jb，
由于本人水平有限，舉例采用的是8051（因為我的電腦是P3 800,運行proteus正好）。希望對大家有參考作用
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