单片机如何提高编程效率优化程序？

在进行8051单片机应用系统程序设计时，编程都往往少不了要直接操作系统的各个存储器地址空间。

C51程序经过编译之后产生的目标代码具有浮动地址，其绝对地址必须经过BL51连接定位后才能确定。

为了能够在C51程序中直接对任意指定的存储器地址进行操作，可以采用扩展关键字“at”、指针、预定义以及连接定位控制命令。

在这些方法中，本人认为最简单而有效的方法是用“ _at_ ”关键字来对指定变量存储器空间绝对地址来指定。一般格式如下：

[存储器类型] 数据类型 标识符 _at_ 地址常数

其中：

(1).存储器类型: idata、data、xdata等C51能够识别的所有类型，最好不要省略。

(2).数据类型: 可以用int、long、float等基本类型，当然也可以用数组、

结构等复杂数据类型类型，本人认为一般用unsigned int 就可以解决很多问题了。

(3).标识符: 就是要定义的变量名，编程者自己决定

(4).地址常数就是要直接操作的存储器的绝对地址，必须位于有效的存储器空间之内。

注意：不能对变量进行初始化，只能是全局变量，一般不要轻易用，免得出错。

总结：

1、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。在AVR单片适用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C编译器以上几种书写方式生成的代码是一样的，也能够生成高质量的inc和dec之类的的代码。

2、查表

在程序中一般不进行非常复杂的运算，如浮点数的乘除及开方等，以及一些复杂的数学模型的插补运算，对这些即消耗时间又消费资源的运算，应尽量使用查表的方式，并且将数据表置于程序存储区。如果直接生成所需的表比较困难，也尽量在启了，减少了程序执行过程中重复计算的工作量。

3、选择合适的算法和数据结构

需要熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点。将比较慢的顺序查找法用较快的二分查找或乱序查找法代替，插入排序或冒泡排序法用快速排序、合并排序或根排序代替，都可以大大提高程序执行的效率选择一种合适的数据结构也很重要，一般来说，指针比较灵活简洁，而数组则比较直观，容易理解。对于大部分的编译器，使用指针比使用数组生成的代码更短，执行效率更高。但是在Keil中则相反，使用数组比使用的指针生成的代码更短

4、使用尽量小的数据类型

能够使用字符型(char)定义的变量，就不要使用整型(int)变量来定义;能够使用整型变量定义的变量就不要用长整型(long int)，能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量。当然，在定义变量后不要超过变量的作用范围，如果超过变量的范围赋值，C编译器并不报错，但程序运行结果却错了，而且这样的错误很难发现。

5、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。如下：

(1)、求余运算。

如：a=a%8;可以改为：a=a&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

如：a=pow(a,2.0);可以改为：a=a*a;

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，在自带硬件乘法器的AVR 单片机中，如ATMega163中，乘法运算只需2个时钟周期就可以完成。既使是在没有内置硬件乘法器的AVR单片机中，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。

如果是求3次方，如：a=pow(a,3.0);更改为：a=a*a*a;

则效率的改善更明显。

(3)、用移位实现乘除法运算

如：a=a*4;b=b/4;可以改为：a=a《2;b=b》2;

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。在ICCAVR中，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：a=a*9可以改为：a=(a《3)+a

6、循环

(1)、循环语

对于一些不需要循环变量参加运算的任务可以把它们放到循环外面，这里的任务包括表达式、函数的调用、指针运算、数组访问等，应该将没有必要执行多次的操作全部集合在一起，放到一个init的初始化程序中进行。

(2)、延时函数：

通常使用的延时函数均采用自加的形式：

两个函数的延时效果相似，但几乎所有的C编译对后一种函数生成的代码均比前一种代码少1~3个字节，因为几乎所有的MCU均有为0转移的指令，采用后一种方式能够生成这类指令。在使用while循环时也一样，使用自减指令控制循环会比使用自加指令控制循环生成的代码更少1~3个字母。但是在循环中有通过循环变量"i"读写数组的指令时，使用预减循环时有可能使数组超界，要引起注意。

(3)while循环和do…while循环

用while循环时有以下两种循环形式：

在这两种循环中，使用do…while循环编译后生成的代码的长度短于while循环。

7、其它

比如使用在线汇编及将字符串和一些常量保存在程序存储器中，均有利于优化。

编辑：jq