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          單片機程序設計時必須遵循的優化原則

          電子設計 ? 2018-09-21 08:46 ? 次閱讀

            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、內存的占用的問題,最終目的就是實現功能。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,將它的性能發揮到最佳,程序設計時必須遵循以下幾點進行優化:

            1、使用盡量小的數據類型

            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。

            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的指令。

          單片機程序設計時必須遵循的優化原則

            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“%”運算均是調用子程序來完成,代碼長、執行速度慢。通常,只要求是求2n 方的余數,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, 因為浮點數的求平方是通過調用子程序來實現的,乘法運算的子程序比平方運算的子程序代碼短,執行速度快。

            (3) 用位移代替乘法除法

            N=M*8 可以改為N=M《《3

            N=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,而乘以其它的整數或除以任何數,均調用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調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,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) 自加自減的區別

            例如我們平時使用的延時函數都是通過采用自加的方式來實現。

            void DelayNms(UINT16 t)

            {

            UINT16 i,j;

            for(i=0;i

            define MAX(A,B) {(A)》(B)?(A):(B)}

            說明:函數和宏函數的區別就在于,宏函數占用了大量的空間,而函數占用了時間。大家要知道的是,函數調用是要使用系統的棧來保存數據的,如果編譯器里有棧檢查選項,一般在函數的頭會嵌入一些匯編語句對當前棧進行檢查;同時,CPU也要在函數調用時保存和恢復當前的現場,進行壓棧和彈棧操作,所以,函數調用需要一些CPU時間。而宏函數不存在這個問題。宏函數僅僅作為預先寫好的代碼嵌入到當前程序,不會產生函數調用,所以僅僅是占用了空間,在頻繁調用同一個宏函數的時候,該現象尤其突出。

            1.適當地使用算法

            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學的方法提高程序的執行效率。

            2.用指針代替數組

            在許多種情況下,可以用指針運算代替數組索引,這樣做常常能產生又快又短的代碼。與數組索引相比,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++;

            指針方法的優點是,szArrayA 的地址裝入指針p 后,在每次循環中只需對p 增量操作。在數組索引方法中,每次循環中都必須進行基于i 值求數組下標的復雜運算。

            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,恰當地利用指針和強制轉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:將帶符號字節整型轉換為無符號字節整型

            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:保存結構體數據內容。

            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:數組a 存儲的內容是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\n”, FILE, func,LINE,FUN) 類linux的perror函數實現,這里加了出錯的文件位置,所在函數,引發出錯調用的函數FUN。

            宏中#和##的用法

            define STR(s) #s

            define CONS(a, b) int(a##e##b)

            printf(STR(vck));//輸出vck

            printf(“%d\n”, 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!

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          今年年初,學校為參加中央電視臺舉辦的第三屆全國大學生機器人電視大賽,組建了機器人制作小組。我積極參加....

          發表于 12-11 16:05 ? 80次 閱讀
          如何進行一個六足爬蟲機器人的設計詳細資料概述

          使用單片機控制的簡易自動尋跡小車系統資料說明

          本設計是一種基于單片機控制的簡易自動尋跡小車系統,包括小車系統構成軟硬件設計方法。小車以AT89C5....

          發表于 12-11 16:05 ? 53次 閱讀
          使用單片機控制的簡易自動尋跡小車系統資料說明

          使用單片機進行智能藥盒設計的程序和狀態表資料免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是使用單片機進行智能藥盒設計的程序和狀態表資料免費下載。

          發表于 12-11 16:05 ? 38次 閱讀
          使用單片機進行智能藥盒設計的程序和狀態表資料免費下載

          MC9S12系列單片機的輸入輸入端口IO口的詳細資料說明

          本文檔的主要內容詳細介紹的是MC9S12系列單片機的輸入輸入端口IO口的詳細資料說明

          發表于 12-11 14:55 ? 33次 閱讀
          MC9S12系列單片機的輸入輸入端口IO口的詳細資料說明

          單片機教程之學習單片機的詳細教程免費下載

          在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/O接口電路,從而構成了單芯片微型計算機,即單片機。 I....

          發表于 12-11 08:00 ? 42次 閱讀
          單片機教程之學習單片機的詳細教程免費下載

          單片機有源蜂鳴器驅動之效率編程

          蜂鳴器是很常見的設備,分為無源和有源兩種。根據項目需求選擇不同類型的蜂鳴器。最近的項目里有用到有源蜂....

          的頭像 單片機精講吳鑒鷹 發表于 12-10 16:40 ? 196次 閱讀
          單片機有源蜂鳴器驅動之效率編程

          如何解決單片機usb轉串口的靈敏問題

          名稱:串口通信 內容:連接好串口或者usb轉串口至電腦,下載該程序,打開電源 打開串口調....

          發表于 12-10 16:10 ? 81次 閱讀
          如何解決單片機usb轉串口的靈敏問題

          哪個行業的平均工資最高?為什么要學好CS?

          其實 CS 不只是編程,還涉及到很多知識。本文將重點介紹編程、計算機架構、算法和數據結構、數學、操作....

          的頭像 電子發燒友網工程師 發表于 12-10 09:50 ? 357次 閱讀
          哪個行業的平均工資最高?為什么要學好CS?

          ATtiny10和ATtiny11及ATtiny12單片機的數據手冊免費下載

          ATtiny10/11/12 是一款基于 AVR RISC 的低功耗 CMOS 的 8 位單片機 通....

          發表于 12-10 09:28 ? 24次 閱讀
          ATtiny10和ATtiny11及ATtiny12單片機的數據手冊免費下載

          電感式感應的基本知識介紹和EFM32低能耗傳感器單片機的使用手冊

          本申請說明書涵蓋了電感式感應(LC)的基本知識,并描述了如何使用低能耗傳感器接口(LESENSE)來....

          發表于 12-10 08:00 ? 30次 閱讀
          電感式感應的基本知識介紹和EFM32低能耗傳感器單片機的使用手冊

          使用8051單片機設計的接收紅外發射二極管與接紅外接收頭原理圖

          本文檔的主要內容詳細介紹的是使用8051單片機設計的接收紅外發射二極管與接紅外接收頭原理圖。

          發表于 12-10 08:00 ? 46次 閱讀
          使用8051單片機設計的接收紅外發射二極管與接紅外接收頭原理圖

          標準ATmage16單片機制作電壓表的原理圖和源代碼程序免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是標準ATmage16電壓表制作的原理圖和源代碼程序免費下載。

          發表于 12-10 08:00 ? 26次 閱讀
          標準ATmage16單片機制作電壓表的原理圖和源代碼程序免費下載

          MASM5.0匯編編譯器軟件免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是MASM5.0匯編編譯器軟件免費下載。

          發表于 12-10 08:00 ? 21次 閱讀
          MASM5.0匯編編譯器軟件免費下載

          使用單片機和ADC0804設計的電子秤程序和仿真資料免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是使用單片機和ADC0804設計的電子秤程序和仿真資料免費下載。

          發表于 12-10 08:00 ? 33次 閱讀
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          Atmel單片機的封裝庫的詳細資料免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是Atmel單片機的封裝庫的詳細資料免費下載。

          發表于 12-10 08:00 ? 24次 閱讀
          Atmel單片機的封裝庫的詳細資料免費下載

          如何找出單片機for循環中ACC的隱藏問題

          第一個為錯誤代碼,第二個為正確代碼。這是用來向ds1302芯片寫入命令或數據的函數。實現把8位的數據....

          的頭像 暢學單片機 發表于 12-09 11:06 ? 1472次 閱讀
          如何找出單片機for循環中ACC的隱藏問題

          單片機如何進行故障檢查及常見問題的解決辦法資料概述

          觀察單片機系統時鐘或其他模塊(如定時器或ADC)是否存在并正常工作以確保其邏輯操作。最簡單的方法是將....

          的頭像 單片機精講吳鑒鷹 發表于 12-08 11:35 ? 570次 閱讀
          單片機如何進行故障檢查及常見問題的解決辦法資料概述

          單片機的時鐘方式介紹晶振和單片機有什么關系

          不斷的記錄學生在學習中出現的問題,然后給下一屆的學生看,希望這種方式能夠促進一屆比一屆強。2017年....

          的頭像 算法工匠 發表于 12-08 10:52 ? 408次 閱讀
          單片機的時鐘方式介紹晶振和單片機有什么關系

          如何設計一個非接觸式紅外遙感體溫計資料合集免費下載

          針對傳統水銀體溫計和電子體溫計的種種缺陷和不便,本文設計了一種非接觸測量體溫計。該體溫計利用GE公司....

          發表于 12-07 17:20 ? 40次 閱讀
          如何設計一個非接觸式紅外遙感體溫計資料合集免費下載

          使用STM8單片機設計的紅外遙控器解碼的程序電路圖芯片資料免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是使用STM8單片機設計的紅外遙控器解碼的程序電路圖芯片資料免費下載。

          發表于 12-07 17:12 ? 53次 閱讀
          使用STM8單片機設計的紅外遙控器解碼的程序電路圖芯片資料免費下載

          如何在單片機上實現PLC邏輯

          有朋友想定制一個凈水機控制器,有一些獨特的功能要增加,但是商品控制板沒有這樣的功能,問我能否做一個,....

          的頭像 玩轉單片機 發表于 12-07 16:30 ? 299次 閱讀
          如何在單片機上實現PLC邏輯

          新勒索病毒的蔓延,已影響逾10萬臺計算機

          該惡意代碼共感染了50余個軟件,惡意軟件操作員利用中國社交網豆瓣進行C&C通信。該惡意軟件還追蹤了受....

          的頭像 E安全 發表于 12-07 13:58 ? 340次 閱讀
          新勒索病毒的蔓延,已影響逾10萬臺計算機

          CEVA深度神經網絡編譯器的最新版本支持開放式神經網絡交換ONNX格式

          ONNX是由Facebook、微軟和AWS創建的開放格式,用于實現AI社群內的互操作性和可移植性,可....

          的頭像 CEVA 發表于 12-07 11:36 ? 423次 閱讀
          CEVA深度神經網絡編譯器的最新版本支持開放式神經網絡交換ONNX格式

          單片機技術教程之八個應用實驗的詳細資料說明

          本文檔的主要內容詳細介紹的是單片機技術教程之八個應用實驗的詳細資料說明主要內容包括了:數據傳送實驗,....

          發表于 12-07 08:00 ? 69次 閱讀
          單片機技術教程之八個應用實驗的詳細資料說明

          使用單片機設計的電子秤資料合集免費下載

          單片機以其功能強,體積小,功耗低,易開發等很多優勢被廣泛應用,本次數字電子秤的設計就是需要通過選擇合....

          發表于 12-07 08:00 ? 52次 閱讀
          使用單片機設計的電子秤資料合集免費下載

          遙控控制的萬色返空蛋的電路圖和制作過程等資料免費下載

          一個神奇的雞蛋殼,你可以用遙控器控制它,它能變換出很多種顏色,多到超出你的想象。那個數字如果說出來可....

          發表于 12-07 08:00 ? 55次 閱讀
          遙控控制的萬色返空蛋的電路圖和制作過程等資料免費下載

          ATmega16單片機教程之ATmega16單片機定時器的分析與設計應用概述

          本文檔的主要內容詳細介紹的是ATmega16單片機教程之ATmega16單片機定時器的分析與設計應用....

          發表于 12-07 08:00 ? 40次 閱讀
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          使用單片機設計的智能車源程序詳細資料合集免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是使用單片機設計的智能車源程序詳細資料合集免費下載。

          發表于 12-06 17:31 ? 59次 閱讀
          使用單片機設計的智能車源程序詳細資料合集免費下載

          如何使用單片機設計與實現簡易紅外遙控密碼鎖

          研究并設計一種基于單片機的紅外遙控電子密碼鎖,介紹了系統軟硬件的實現原理及實現方法。系統在不擴展任何....

          發表于 12-06 16:35 ? 44次 閱讀
          如何使用單片機設計與實現簡易紅外遙控密碼鎖
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