如何優(yōu)化單片機(jī)C程序及堆棧溢出、RAM空間優(yōu)化

1、如何優(yōu)化單片機(jī)中的C程序 堆棧溢出：在調(diào)試程序的時(shí)候有事會(huì)碰到堆棧溢出的情況， 堆棧為什 么會(huì)溢出呢，個(gè)人總結(jié)主要有以下幾點(diǎn)：a、是否有修改堆棧指針；c語(yǔ)言編寫(xiě)者一般不會(huì)主動(dòng)修改堆棧指針的，除非在特殊情況下 才會(huì)涉及到與此相關(guān)的操作，如在擴(kuò)展區(qū)獨(dú)立開(kāi)辟一段存儲(chǔ)空間用于 壓棧時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。b、是否嵌套的數(shù)據(jù)保護(hù)的內(nèi)容超過(guò)堆棧；此種情況發(fā)生的幾率比較多，個(gè)人估計(jì)占到 80%左右，這種情 況就是RAM本就不是很充足，此時(shí)又發(fā)生了中斷嵌套，上一個(gè)中斷 占用的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)空間還沒(méi)有釋放，另一個(gè)中斷又要重新占用大量空間 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的保存。這樣可定會(huì)造成空間不夠用，堆棧溢出是很顯 然的。建議避免中斷嵌套（方

2、法1 :可以再優(yōu)先級(jí)低的中斷中先關(guān)掉 優(yōu)先級(jí)高的中斷，這或許會(huì)影響程序的執(zhí)行效果。方法2 :換用RAM 比較大的IC或擴(kuò)展RAM，這種方法要提高成本。）c、程序中進(jìn)行的算術(shù)運(yùn)算比較多計(jì)算機(jī)最擅長(zhǎng)的運(yùn)算就是加法運(yùn)算，在程序中弄了好多浮點(diǎn)運(yùn)算、 求余運(yùn)算、除法運(yùn)算，而且數(shù)據(jù)量很大，運(yùn)算過(guò)程中是要占用很多空間的，建議能優(yōu)化算術(shù)運(yùn)算的盡量?jī)?yōu)化，下面介紹如何優(yōu)化程序，個(gè) 人總結(jié)加上網(wǎng)上搜索。優(yōu)化程序：1、選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該熟悉算法語(yǔ)言，知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，具體資料請(qǐng)參見(jiàn)相應(yīng)的 參考資料，有很多計(jì)算機(jī)書(shū)籍上都有介紹。將比較慢的順序查找法用 較快的二分查找或亂序查找法代替，插入排序或冒泡排序法用

3、快速排 序、合并排序或根排序代替，都可以大大提咼程序執(zhí)行的效率。.選擇一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也很重要，比如你在一堆隨機(jī)存放的數(shù)中使用 了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。數(shù)組與指針語(yǔ)句具有十分密碼的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，指針比較靈活簡(jiǎn)潔， 而數(shù)組則比較直觀，容易理解。對(duì)于大部分的編譯器，使用指針比使 用數(shù)組生成的代碼更短，執(zhí)行效率更高。但是在 Keil中則相反，使 用數(shù)組比使用的指針生成的代碼更短。2、使用盡量小的數(shù)據(jù)類型能夠使用字符型(char)定義的變量，就不要使用整型(int)變量來(lái)定 義；能夠使用整型變量定義的變量就不要用長(zhǎng)整型 (long int)，能不 使用浮點(diǎn)型(float)變量就

4、不要使用浮點(diǎn)型變量。當(dāng)然，在定義變量后 不要超過(guò)變量的作用范圍，如果超過(guò)變量的范圍賦值，C編譯器并不 報(bào)錯(cuò)，但程序運(yùn)行結(jié)果卻錯(cuò)了，而且這樣的錯(cuò)誤很難發(fā)現(xiàn)。在 ICCAVR 中，可以在 Options 中設(shè)定使用 printf 參數(shù)， 盡量使用 基本型參數(shù)（c、%d、x、%X、%u和%s格式說(shuō)明符），少用 長(zhǎng)整型參數(shù)（ld、%lu、%lx和IX格式說(shuō)明符），至于浮點(diǎn)型的參數(shù)（f）則盡量不要使用，其它C編譯器也一樣。 在其它條件不變的情況下，使用 %f 參數(shù)，會(huì)使生成的代碼的數(shù)量增 加很多，執(zhí)行速度降低。3、使用自加、自減指令 通常使用自加、自減指令和復(fù)合賦值表達(dá)式 （如 a-=1 及 a+=1

5、等） 都能夠生成高質(zhì)量的程序代碼，編譯器通常都能夠生成 inc 和 dec 之類的指令，而使用 a=a+1 或 a=a-1 之類的指令，有很多 C 編譯 器都會(huì)生成二到三個(gè)字節(jié)的指令。在 AVR 單片適用的 ICCAVR 、 GCCAVR 、 IAR 等 C 編譯器以上幾種書(shū)寫(xiě)方式生成的代碼是一樣的， 也能夠生成高質(zhì)量的 inc 和 dec 之類的的代碼。4、減少運(yùn)算的強(qiáng)度 可以使用運(yùn)算量小但功能相同的表達(dá)式替換原來(lái)復(fù)雜的的表達(dá)式。 如 下：（1）、求余運(yùn)算。a=a%8;可以改為：a=a&7;說(shuō)明：位操作只需一個(gè)指令周期即可完成，而大部分的 C 編譯器的 “ %”運(yùn)算均是調(diào)用子程序來(lái)完成，代碼

6、長(zhǎng)、執(zhí)行速度慢。通常，只要 求是求 2n 方的余數(shù)，均可使用位操作的方法來(lái)代替。(2) 、平方運(yùn)算a=pow(a,2.0);可以改為：a=a*a;說(shuō)明：在有內(nèi)置硬件乘法器的單片機(jī)中 (如 51 系列) ，乘法運(yùn)算比求 平方運(yùn)算快得多，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)的求平方是通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 在自帶硬件乘法器的 AVR 單片機(jī)中，如 ATMega163 中，乘法運(yùn)算 只需 2個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成。 既使是在沒(méi)有內(nèi)置硬件乘法器的 AVR 單片機(jī)中， 乘法運(yùn)算的子程序比平方運(yùn)算的子程序代碼短， 執(zhí)行速度 快。如果是求 3 次方，如：a=pow(a,3.0);更改為：a=a*a*a ；則效率的改善更明顯。(3)

7、、用移位實(shí)現(xiàn)乘除法運(yùn)算a=a*4;b=b/4;可以改為：a=a2;說(shuō)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碼，而乘以其它的 整數(shù)或除以任何數(shù)， 均調(diào)用乘除法子程序。 用移位的方法得到代碼比 調(diào)用乘除法子程序生成的代碼效率高。 實(shí)際上，只要是乘以或除以一 個(gè)整數(shù)，均可以用移位的方法得到結(jié)果，如：a=a*9可以改為：a=(a3)+a5、循環(huán)(1) 、循環(huán)語(yǔ) 對(duì)于一些不需要循環(huán)變量參加運(yùn)算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面， 這里的任務(wù)包括表達(dá)式、函數(shù)的調(diào)用、指針運(yùn)算、數(shù)組訪問(wèn)等，應(yīng)該 將沒(méi)有必要執(zhí)行多次的操作全部集合在一起，

8、 放到一個(gè) init 的初始化 程序中進(jìn)行。(2) 、延時(shí)函數(shù)：通常使用的延時(shí)函數(shù)均采用自加的形式：void delay (void)unsigned int i;for (i=0;i0;i-)5 兩個(gè)函數(shù)的延時(shí)效果相似，但幾乎所有的 C 編譯對(duì)后一種函數(shù)生成 的代碼均比前一種代碼少 13 個(gè)字節(jié)，因?yàn)閹缀跛械?MCU 均有 為0 轉(zhuǎn)移的指令，采用后一種方式能夠生成這類指令。在使用 while 循環(huán)時(shí)也一樣，使用自減指令控制循環(huán)會(huì)比使用自加指 令控制循環(huán)生成的代碼更少 13 個(gè)字母。但是在循環(huán)中有通過(guò)循環(huán)變量 “i讀寫(xiě)數(shù)組的指令時(shí)，使用預(yù)減循環(huán) 時(shí)有可能使數(shù)組超界，要引起注意。(3) while 循環(huán)和dowhile循環(huán)用 while 循環(huán)時(shí)有以下兩種循環(huán)形式：unsigned int i;i=0;while (i0);在這兩種循環(huán)中，使用dowhile循環(huán)編譯后生成的代碼的長(zhǎng)度短于 while 循環(huán)。6、查表在程序中一般不進(jìn)行非常復(fù)雜的運(yùn)算， 如浮點(diǎn)數(shù)的乘除及開(kāi)方等， 以 及一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)模