51单片机案例设计及优化

2023-10-28 理论教育版权反馈

【摘要】：如上述C代码中，把延时函数的定义删除了，然后把延时函数的实现搬到main函数的上面，编译后程序代码减少到63个字节，减少了4个字节，如图6-5所示。图6-4 编译结果2图6-5 编译结果3省略函数形参函数带形参，是为了在函数调用时传递实参，不但可以避免重复代码出现，还可以通过传递不同的实参值多次调用函数且实现不同的函数功能，总体代码也会得到精简。

在Keil软件中输入如下C代码：

这是控制P2.0发光二极管闪烁的C源码，这个源码在KeiluVision4生成的程序代码是67个字节，如图6-1所示，图中code=67说明上述C代码编译后为67个字节。而这67个字节是编译后按照汇编语言的字节数进行计算的，如图6-2所示。下面就采用几种方法来提高这个程序的效率。

图6-1 编译结果1

图6-2 反汇编结果

(1)尽量定义局部变量

单片机程序的全局变量一般是放在通用数据存储器(RAM)中，而局部变量一般是放在特殊功能寄存器中。上述C程序的执行状态如图6-3所示。图中的箭头指向下一条将要执行的指令。在Delayms(500)中i、j都为局部变量，因此放在寄存器中；Delayms(500)执行后j=120，由图6-3左边部分可知r3=Ox78=120，因此i保存在r3中；r4r5=OxOlf4=500，因此i保存在r4r5中。

图6-3 程序执行状态

处理寄存器数据的速度比处理RAM数据要快，如果在一个局部函数里调用一个全局变量将会多生成代码。所以，少定义全局变量，多定义局部变量。如上述C代码中，如果把延时函数里的i和j定义为全局变量，编译后程序代码会增加到79个字节，多了12个字节，如图6-4所示。

（2）省略函数定义

在一个单片机程序里我们习惯在main函数的前面先定义被调用函数，然后在main函数的下面再实现被调用函数。这样的写法固然是一个好习惯，但每定义一个函数会增加代码，而且函数形参数据类型越大，形参越多，增加的代码就越多。如果不定义，编译器又报错。由于C编译器的编译顺序是从上往下编译，只要被调用的函数在主调函数调用之前实现就没有问题了。所以，优化的写法是不用定义函数，但要按先后顺序（被调用函数一定要在主调函数之前写好）来写函数实现，最后再写main函数。这样做编译器不但不会报错，而且代码得到精简。如上述C代码中，把延时函数的定义删除了，然后把延时函数的实现搬到main函数的上面，编译后程序代码减少到63个字节，减少了4个字节，如图6-5所示。

图6-4 编译结果2

图6-5 编译结果3

（3）省略函数形参

函数带形参，是为了在函数调用时传递实参，不但可以避免重复代码出现，还可以通过传递不同的实参值多次调用函数且实现不同的函数功能，总体代码也会得到精简。在实际编程时，我们只要稍加注意，还可以进一步精简代码。对于不是多次调用或者多次调用但实参值不变的函数，可以省略函数形参。如上述C代码中的延时函数，把它改写成不带形参的函数：

编译后，程序代码变成56个字节，精简了11个字节，如图6-6所示。

（4）改换运算符(www.chuimin.cn)

在第（2）步的基础上进行修改。

C运算符的运用也会影响程序代码的数量。如上述C代码中，把延时函数里的自加运算符改成自减运算符后，即

编译后，程序代码变成65个字节，精简了2个字节，如图6-7所示。

图6-6 编译结果4

图6-7 编译结果5

（5）选择合适的数据类型

在第（2）步的基础上进行修改。

C语言里选择变量的数据类型很讲究，变量的数据类型过小满足不了程序的要求，过大则会占用太多的RAM资源。数据类型定义也影响程序代码的大小，而且这个影响还比较大。如上述C代码中，延时函数里的局部变量j定义的数据类型明显偏大，如果把它由unsigned int改成unsigned char，编译后，程序代码变成55个字节，精简了12个字节，如图6-8所示。

（6）直接嵌入代码

在程序里如果某个函数只调用一次，而又要求代码提高执行速度，建议不要采用调用函数的形式，而应该将该函数里的代码直接嵌入主调函数里，代码执行效率会大大提高。

(7)使用效率高的C语句

C语言里有一个三目运算符“？”，俗称“问号表达式”。很多程序员都很喜欢使用，因为它逻辑清晰、表达简洁。例如，c=(a>b)?a+1：b+1；实际上等效于以下的if...else结构：