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标题：单片机代码优化深入讨论
1楼
wangxinxin 发表于：2010-12-7 13:56:33本人在优化定时器和计数器的中断处理函数中总结了一下经验，才有自言自语格式：
1、优化代码采用汇编就是啦，何必在用C语言呢？
答：代码的优化是建立在于程序结构最优化之上的，好的程序结构，代码优化才有价值，是优中优；反之糟糕的程序结构，代码优化只能在最差的程序结构中得到最好代码，是差中优。所以优中优>差中优。C语言是一种高级语言（有的叫中级语言）在描述程序结构的与汇编没有区别，更直观。
2、现在单片机速度很快，为什么要优化的程序结构呢？
答：比如我在编写定时器和计数器的程序的时候，由于这个函数使用频繁，这个中断以后还要加入类似PLC的IO数据刷新程序（把PLC程序的结果送入单片机的IO端口，或从IO端口中读入数据）和系统变量数据函数（如秒脉冲，100ms秒脉冲，等），所以这个中断函数负担很重。所以每个算法必须最优化。现在单片机速度很快，但是具体某一个固定功能的函数优化一下，可以把单片机资源更多的用于用户程序。比如PLC的单片机必须解释用户程序。必须在定期完成。比如PLC周期是100ms，比如12M的8051，1/10的振荡周期内完成。1.2M/12=100kHZ，平均下来，10万指令条不到，还是比较紧张的。稍微好一点的PLC，周期数可以达到10ms。即使采用AVR这种RISC的，在10ms完成一个PLC扫描周期，也是很吃紧的。
3、怎么才能得到最优的程序结构？
答：这个问题很广，算法=程序+数据结构。数据结构优化，可以学习数据结构的书籍，里面全是最优的结构，依赖于计算机。程序的优化，一般独立于计算机，要自己有一个好的思路。
比如我在处理定时器和计数器函数是，画了状态图，根据状态图，编程序一目了然，基本是最优结构了。除非开发专用硬件或查表法。请参看我的另一个帖子：http://www.stmfans.com/bbs/viewt ... &extra=page%3D1
4、你的那个帖子，首先发的效率不是还可以吗?
C语言精简不等于编译出来的东西会精简。
5、为什么呀?
我首先贴出来的的C程序，没有跟我画出来的状态图一一对应。没有充分利用各bit量的信息。
比如，定时器从S1转到S2，只需判断T_EN=1；维持状态：T_EN=0
S2转到S1，只需判断T_EN=0。S2维持，须判断T_ACC<T_SET=1。S2转到S3，须判断T_ACC<T_SET=0；
S3转到S1，T_EN=0；S3维持，T_EN=1;这个时候T_ACC<T_SET是个无关量，不需要重复运算了。
我还设置tmp中间量，其实T_OUT的状态已经表明T_ACC<T_SET=0，tmp是画蛇添足的，浪费空间。
6、条件表达式不是比if else要好吗？
在大多情况下，进行简单的运算，要好一点（微弱），语句复杂的话，编译出来的东西不一定高效。况且条件表达式中，
无法加入break等语句。
7、我看了关于编程优化的书籍，要减少跳转的，你后面的程序跳转很多呀？尤其是那个计数器，嵌套了好几层呀？
由于很多编程优化的书籍是针对PC机的：减少跳转，可以提高CPU缓存的命中率。由于缓存速度很快，与CPU同步的。如intel的扣肉
分一级缓存，二级缓存。当跳转的时候如果跳出了二级缓存的范围，会到内存中读取数据，由于内存的速度比CPU慢一个数量级。
所以效率不高。
而我们的单片机编程的时候，flash与RAM都是与CPU同步的。单片机的RAM全部是SRAM（缓存也是SRAM），跳转只能在单片机的资源以内，相当于PC的CPU中只能在缓存空间内跳。所以单片机的命中率是100%，除非出错。
OL所以跳转语句只是单片机的一个普通指令，处理周期数不是最高的，比如51的跳转都是2个机器周期。比如ADD，SUB，MOV等指令都要2个周期。
8、你后面发的程序，为什么是最优呢？
我把后面的程序由编译器编译出来的指令贴出来：
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:28: if(T0_EN)
jnb _T0_EN,00105$ ；对应状态图S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:30: if(T0_OUT);
jb _T0_OUT,00106$ ；对应状态图S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:32: {T0_OUT=++T0_ACC>=T0_SET;}
inc _T0_ACC ；对应状态图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 ；对应状态图S3 t2
sjmp 00106$ t2
00105$:
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:36: T0_OUT=0;T0_ACC=0;
clr _T0_OUT ；对应状态图S1 t1
mov _T0_ACC,#0x00 t2
00106$:
即使没采用汇编语言，C编译器已经为我们产生出来很精简的语句，当然32至36之间的代码还可以采用汇编优化。
所以首先程序优化，然后在进行汇编，难度降低了很多。因为程序优化后，C编译出来的汇编，在进行优化工作量很小了。
其中计数器的代码变化最大，优化了10行之多。给我可以自己用编译器试验一下。
9、这个是最快的吗？
不是，最快的应该是查表法。对这个定时器来说：
方案一：
输入：T_EN,T_ACC,T_SET
输出：T_OUT,T_ACC
建立一个数据表格，然后在中断函数中用查表法，大概两条指令搞定。不过占用的空间也是吓人。OL
10、在使用if else语句注意什么？
采用if else语句避免（）中进行多目运算。也不要进行取反运算，因为这样代码会增加好几行。
如果直接用bit量，这样编译器会用 jnb或jb，
由于本人水平有限，举例采用的是8051（因为我的电脑是P3 800,运行proteus正好）。希望对大家有参考作用
1、优化代码采用汇编就是啦，何必在用C语言呢？
答：代码的优化是建立在于程序结构最优化之上的，好的程序结构，代码优化才有价值，是优中优；反之糟糕的程序结构，代码优化只能在最差的程序结构中得到最好代码，是差中优。所以优中优>差中优。C语言是一种高级语言（有的叫中级语言）在描述程序结构的与汇编没有区别，更直观。
2、现在单片机速度很快，为什么要优化的程序结构呢？
答：比如我在编写定时器和计数器的程序的时候，由于这个函数使用频繁，这个中断以后还要加入类似PLC的IO数据刷新程序（把PLC程序的结果送入单片机的IO端口，或从IO端口中读入数据）和系统变量数据函数（如秒脉冲，100ms秒脉冲，等），所以这个中断函数负担很重。所以每个算法必须最优化。现在单片机速度很快，但是具体某一个固定功能的函数优化一下，可以把单片机资源更多的用于用户程序。比如PLC的单片机必须解释用户程序。必须在定期完成。比如PLC周期是100ms，比如12M的8051，1/10的振荡周期内完成。1.2M/12=100kHZ，平均下来，10万指令条不到，还是比较紧张的。稍微好一点的PLC，周期数可以达到10ms。即使采用AVR这种RISC的，在10ms完成一个PLC扫描周期，也是很吃紧的。
3、怎么才能得到最优的程序结构？
答：这个问题很广，算法=程序+数据结构。数据结构优化，可以学习数据结构的书籍，里面全是最优的结构，依赖于计算机。程序的优化，一般独立于计算机，要自己有一个好的思路。
比如我在处理定时器和计数器函数是，画了状态图，根据状态图，编程序一目了然，基本是最优结构了。除非开发专用硬件或查表法。请参看我的另一个帖子：http://www.stmfans.com/bbs/viewt ... &extra=page%3D1
4、你的那个帖子，首先发的效率不是还可以吗?
C语言精简不等于编译出来的东西会精简。
5、为什么呀?
我首先贴出来的的C程序，没有跟我画出来的状态图一一对应。没有充分利用各bit量的信息。
比如，定时器从S1转到S2，只需判断T_EN=1；维持状态：T_EN=0
S2转到S1，只需判断T_EN=0。S2维持，须判断T_ACC<T_SET=1。S2转到S3，须判断T_ACC<T_SET=0；
S3转到S1，T_EN=0；S3维持，T_EN=1;这个时候T_ACC<T_SET是个无关量，不需要重复运算了。
我还设置tmp中间量，其实T_OUT的状态已经表明T_ACC<T_SET=0，tmp是画蛇添足的，浪费空间。
6、条件表达式不是比if else要好吗？
在大多情况下，进行简单的运算，要好一点（微弱），语句复杂的话，编译出来的东西不一定高效。况且条件表达式中，
无法加入break等语句。
7、我看了关于编程优化的书籍，要减少跳转的，你后面的程序跳转很多呀？尤其是那个计数器，嵌套了好几层呀？
由于很多编程优化的书籍是针对PC机的：减少跳转，可以提高CPU缓存的命中率。由于缓存速度很快，与CPU同步的。如intel的扣肉
分一级缓存，二级缓存。当跳转的时候如果跳出了二级缓存的范围，会到内存中读取数据，由于内存的速度比CPU慢一个数量级。
所以效率不高。
而我们的单片机编程的时候，flash与RAM都是与CPU同步的。单片机的RAM全部是SRAM（缓存也是SRAM），跳转只能在单片机的资源以内，相当于PC的CPU中只能在缓存空间内跳。所以单片机的命中率是100%，除非出错。
OL所以跳转语句只是单片机的一个普通指令，处理周期数不是最高的，比如51的跳转都是2个机器周期。比如ADD，SUB，MOV等指令都要2个周期。8、你后面发的程序，为什么是最优呢？
我把后面的程序由编译器编译出来的指令贴出来：
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:28: if(T0_EN)
jnb _T0_EN,00105$ ；对应状态图S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:30: if(T0_OUT);
jb _T0_OUT,00106$ ；对应状态图S2 t2
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:32: {T0_OUT=++T0_ACC>=T0_SET;}
inc _T0_ACC ；对应状态图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 ；对应状态图S3 t2
sjmp 00106$ t2
00105$:
; d:\MYDOCU~1\51_proj\timer.c:36: T0_OUT=0;T0_ACC=0;
clr _T0_OUT ；对应状态图S1 t1
mov _T0_ACC,#0x00 t2
00106$:
即使没采用汇编语言，C编译器已经为我们产生出来很精简的语句，当然32至36之间的代码还可以采用汇编优化。
所以首先程序优化，然后在进行汇编，难度降低了很多。因为程序优化后，C编译出来的汇编，在进行优化工作量很小了。
其中计数器的代码变化最大，优化了10行之多。给我可以自己用编译器试验一下。
9、这个是最快的吗？
不是，最快的应该是查表法。对这个定时器来说：
方案一：
输入：T_EN,T_ACC,T_SET
输出：T_OUT,T_ACC
建立一个数据表格，然后在中断函数中用查表法，大概两条指令搞定。不过占用的空间也是吓人。
OL10、在使用if else语句注意什么？
采用if else语句避免（）中进行多目运算。也不要进行取反运算，因为这样代码会增加好几行。
如果直接用bit量，这样编译器会用 jnb或jb，
由于本人水平有限，举例采用的是8051（因为我的电脑是P3 800,运行proteus正好）。希望对大家有参考作用
共1 条记录, 每页显示 10 条, 页签:
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