单片机优化技巧：从资源利用到算法提升
由于单片机与电脑在性能上存在显著差异，单片机在空间资源、内存资源以及工作频率方面均无法与电脑相提并论。在PC机编程中，通常无需过多考虑空间和内存占用问题，主要目标是实现特定功能。然而，对于单片机而言，情况则大相径庭。一般单片机的Flash和Ram资源仅以KB为单位进行衡量，资源极度有限。因此，我们必须精心设计并充分利用这些资源，以实现单片机的最佳性能。01
1.单片机优化原则
△ 资源有限
单片机资源极为有限，需精设计和使用每种资源以实现最佳性能。在程序设计时，应遵循以下优化原则：
优先选用小尺寸数据类型
在编程时，应优先考虑使用最小必要的数据类型。例如，如果可以用字符型（char）定义的变量，就应避免使用整型（int）；同样，能用整型定义的变量就不要用长整型（long int），能不使用浮点型（float）则更佳。此外，必须确保变量的使用在定义的作用范围内，否则，即使C编译器不会报错，程序运行结果也可能出现错误，且此类错误往往难以察觉。
△ 优化建议
在编程中要遵循小尺寸数据优先、使用自增自减操作等原则以提高效率。以下是一些具体优化建议：
运用自增自减操作
在编程时，应优先选用自增（++）和自减（--）指令，以及复合赋值表达式，如a -= 1和a += 1等。这些操作能生成更高效的程序代码。编译器通常能将这些操作转化为inc和dec等指令，这些指令通常比使用a = a + 1或a = a - 1等操作生成的指令更简洁。
优化运算强度
在编程过程中，我们可以使用运算量较小但功能相似的表达式来替换复杂的表达式，以优化运算强度。
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2.具体优化技巧
△ 数据类型选择
优先使用小尺寸数据类型，以节省资源并避免潜在错误。
△ 运算强度优化
通过使用位操作替代求余、平方运算等复杂操作来优化程序性能。例如，可以将N=N%8替换为N=N&7，因为位操作仅需一个指令周期即可完成，而C编译器的“%”运算通常需要调用子程序，代码较长且执行速度慢。只要要求的是求2n方的余数，都可以使用位操作进行优化。
△ 流程控制优化
do...while循环通常比while循环生成更短的代码。
原始代码：
```c
void DelayNus(UINT16 t)
{
while(t--)
{
NOP();
}
}
```
优化后的代码：
```c
void DelayNus(UINT16 t)
{
do
{
NOP();
} while(--t);
}
```
说明：经过编译后，采用do...while循环的代码长度相较于while循环会更短。
△ 关键字优化
合理使用register和volatile关键字，分别为提升代码执行速度和防止优化错误。在定义局部变量时，可以使用register关键字，这指示编译器将该变量存放在高速寄存器中，而非内存堆栈中。合理使用register关键字可以提升代码执行效率，尤其是在函数被频繁调用时。但请注意，register关键字只是向编译器提供了一种建议，编译器并不总是遵循这一建议。
△ 空间换时间策略
使用查表法提升校验速度，但需注意存储空间的占用。这种方法通过预先计算并存储大量的校验值，显著提升了校验的速度，尤其在处理大量数据时更为有效。然而，这种方法需要占用相对较多的存储空间。
△ 指针与宏函数
用指针代替数组索引或宏函数替代函数可在特定情况下提升效率。通过上述代码，我们可以看到一种减少函数调用参数的方法。在处理位域结构体时，我们通常需要逐个处理每一位，但通过直接将整个字节赋值给结构体实例，我们实际上是在一次性处理所有位。这种方法不仅简化了代码，还提高了效率。这种技巧同样可以应用于其他需要批量处理的情况，通过直接赋值整个数据结构，我们可以减少不必要的函数调用和参数传递。
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