如何写出高效率稳定的单片机代码

如何写出高效率稳定的单片机代码？

由于单片机的性能同电脑的性能是天渊之别的，无论从空间资源上、内存资源、工作频率，都是无法与之比较的。PC 机编程基本上不用考虑空间的占用、内存的占用的问题，最终目的就是实现功能就可以了。对于单片机来说就截然不同了，一般的单片机的Flash 和Ram 的资源是以KB 来衡量的，可想而知，单片机的资源是少得可怜，为此我们必须想法设法榨尽其所有资源，将它的性能发挥到最佳，程序设计时必须遵循以下几点进行优化：

1.使用尽量小的数据类型
能用unsiged就不用signed;
能用char就不用int;
能不用floating就不用。
能用位操作不用算数。
 
2.使用自加、自减指令
 通常使用自加、自减指令和复合赋值表达式(如a-=1 及a+=1 等)都能够生成高质量的程序代码，编译器通常都能够生成inc 和dec 之类的指令，而使用a=a+1 或a=a-1 之类的指令，有很多C 编译器都会生成二到三个字节的指令。
 
3.减少运算的强度
 可以使用运算量小但功能相同的表达式替换原来复杂的的表达式。

 (1) 求余运算
 N= N %8 可以改为N = N &7
 说明：位操作只需一个指令周期即可完成，而大部分的C 编译器的“%”运算均是调用子程序来完成，代码长、执行速度慢。通常，只要求是求2n 方的余数，均可使用位操作的方法来代替。
 
(2) 平方运算
 N=Pow(3,2) 可以改为N=3*3
 说明：在有内置硬件乘法器的单片机中(如51 系列)，乘法运算比求平方运算快得多, 因为浮点数的求平方是通过调用子程序来实现的，乘法运算的子程序比平方运算的子程序代码短，执行速度快。
 
(3) 用位移代替乘法除法
 N=M*8 可以改为N=M<<3
 N=M/8 可以改为N=M>>3
 说明：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码，而乘以其它的整数或除以任何数，均调用乘除法子程序。用移位的方法得到代码比调用乘除法子程序生成的代码效率高。实际上，只要是乘以或除以一个整数，均可以用移位的方法得到结果。
 如N=M*9可以改为N=(M<<3)+M;
 
(4) 自加自减的区别
 例如我们平时使用的延时函数都是通过采用自加的方式来实现。
 
void DelayNms(UINT16 t)
 {
 UINT16 i,j;
 for(i=0;i
 define MAX(A，B) {(A)>(B)?(A):(B)
}
 说明：函数和宏函数的区别就在于，宏函数占用了大量的空间，而函数占用了时间。大家要知道的是，函数调用是要使用系统的栈来保存数据的，如果编译器里有栈检查选项，一般在函数的头会嵌入一些汇编语句对当前栈进行检查;同时，cpu 也要在函数调用时保存和恢复当前的现场，进行压栈和弹栈操作，所以，函数调用需要一些cpu 时间。而宏函数不存在这个问题。宏函数仅仅作为预先写好的代码嵌入到当前程序，不会产生函数调用，所以仅仅是占用了空间，在频繁调用同一个宏函数的时候，该现象尤其突出。
 
4、适当地使用算法
 
假如有一道算术题，求1~100 的和。
 作为程序员的我们会毫不犹豫地点击键盘写出以下的计算方法：
 UINT16 Sum(void)
 {
 UINT8 i,s;
 for(i=1;i<=100;i++)
 {
 s+=i;
 }
 return s;
 }
 
很明显大家都会想到这种方法，但是效率方面并不如意，我们需要动脑筋，就是采用数学算法解决问题，使计算效率提升一个级别。
 
UINT16 Sum(void)
 {
 UINT16 s;
 s=(100 *(100+1))>>1;
 return s;
 }
 
结果很明显，同样的结果不同的计算方法，运行效率会有大大不同，所以我们需要最大限度地通过数学的方法提高程序的执行效率。
 
5、用指针代替数组
 
在许多种情况下，可以用指针运算代替数组索引，这样做常常能产生又快又短的代码。与数组索引相比，指针一般能使代码速度更快，占用空间更少。使用多维数组时差异更明显。下面的代码作用是相同的，但是效率不一样。
 
UINT8 szArrayA[64];
UINT8 szArrayB[64];
UINT8 i;
UINT8 *p=szArray;
for(i=0;i<64;i++)szArrayB[i]=szArrayA[i];
for(i=0;i<64;i++)szArrayB[i]=*p++;
 
指针方法的优点是，szArrayA 的地址装入指针p 后，在每次循环中只需对p 增量操作。在数组索引方法中，每次循环中都必须进行基于i 值求数组下标的复杂运算。
 
6、 强制转换
 
C 语言精髓第一精髓就是指针的使用，第二精髓就是强制转换的使用，恰当地利用指针和强制转换不但可以提供程序效率，而且使程序更加之简洁，由于强制转换在C 语言编程中占有重要的地位，下面将已五个比较典型的例子作为讲解。
 
例子1：将带符号字节整型转换为无符号字节整型
 
UINT8 a=0;
INT8 b=-3;
a=(UINT8)b;
 
例子2：在大端模式下(8051 系列单片机是大端模式)，将数组a[2]转化为无符号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];
 
结果：b=0x1234
 
方法2：强制类型转换。
 
UINT8 a[2]={0x12,0x34};
UINT16 b=0;
b= (UINT16 )a; //强制转换
结果：b=0x1234
 
例子3：保存结构体数据内容。
 
方法1：逐个保存。
 
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;
 
结果：数组a 存储的内容是1、2、3、4、5。
 
方法2：强制类型转换。
 
typedef struct _ST
{
UINT8 a;
UINT8 b;
UINT8 c;
UINT8 d;
UINT8 e;
}ST;
ST s;
UINT8 a[5]={0};
UINT8 p=(UINT8 )&s;//强制转换
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) 类linux的perror函数实现，这里加了出错的文件位置，所在函数，引发出错调用的函数FUN。
 
宏中#和##的用法
 
define STR(s) #s
define CONS(a, b) int(a##e##b)
printf(STR(vck));//输出vck
printf(“%d\n”, CONS(2,3));//2e3 输出2000