单片机程序设计时必须遵循的优化原则

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。而对于单片机来说就截然不同了，一般的单片机的Flash 和Ram 的资源是有限的，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。

1.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。

2.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=szArrayA;

for（i=0;i《64;i++）szArrayB=*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。

3.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

这些方法常用，必然会让你的代码更加简洁高效！