PIC單片機 C編程技巧
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ＰＩＣＣ和ＭＰＬＡＢ集成：
ＰＩＣＣ有自己的文本編輯器，不過(guò)是ＤＯＳ風(fēng)格的，看來(lái)ＰＩＣＣ的工程師 要專(zhuān)業(yè)冷到酷底了．．．
大家大可不必用它，如果你沒(méi)什么癖好的話(huà)，你不會(huì )不用UltraEdit 吧？
１：建立你的工作目錄：
建 議在Ｃ盤(pán)根目錄下建立一個(gè)以Ａ開(kāi)頭的文件夾做為工作目錄．因為你會(huì )發(fā)現它總是在你查找文件時(shí)候第
一個(gè)跳入你眼中．
２：ＭＰＬＡＢ調用 ＰＩＣＣ．（以ＭＰＬＡＢ５．７版本為例子）
啟動(dòng)ＭＰＬＡＢ．在Project-->Install Language Tool:
Language Suite----->hi-tech picc
Tool Name ---->PICC Compiler
Executable ---->c:hi-pic inpicc.exe (假如你的ＰＩＣＣ是默認安裝的）
選Command-line
最后ＯＫ．
上 面這步只需要設定一次，除非你重新安裝了ＭＰＬＡＢ．
３：創(chuàng )建你的項目文件：（假如你實(shí)現用ＥＤＩＴ編輯好了一個(gè)叫ＡＡ．Ｃ的Ｃ代碼文件）
Project-->New Project-->File Name--->myc （假如我們把項目文件取名字叫ＭＹＣ．ＰＪＴ）
右邊窗口當然要選擇中你的 工作目錄．然后ＯＫ．
４：設定你的ＰＩＣＣ工作參數：
Project-->Edit Project
上面４個(gè)欄目就用默認 的，空的也就讓它空著(zhù)，無(wú)所謂的．
需要修改的是：
Development Mode---->選擇你的ＰＩＣ型號．當然要選擇Mplab SIM Simulator
讓你可以用軟件仿真．
Language Tool Suite--->HI-TECH PICC
上面的步驟，你可能會(huì )遇見(jiàn)多個(gè)提示條，不要管它，一路確定．
下面是 ＰＩＣＣ編譯器的選擇項：
雙擊Project Files 窗口里面的ＭＹＣ．ＨＥＸ，出現一個(gè)選擇攔目．命令很多，大家可以看ＰＩＣＣ文本編
輯 器里面的ＨＥＬＰ，里面有詳細說(shuō)明．
下面就推薦幾個(gè)常用也是建議用的：
Generate debug info 以及下面的２項．
Produce assembler list file
就在它們后面打勾即可，其它的不要管，除非你有特殊要求．
５：添加你的Ｃ代碼文件：
當 進(jìn)行了前面幾步后，按Add Node 找到ＡＡ．Ｃ文件就ＯＫ了．
６：編譯Ｃ代碼：
最簡(jiǎn)單的一步：直接按下Ｆ１０．
編譯完后， 會(huì )出現各種調試信息．Ｃ代碼對應的匯編代碼就是工作目錄里面的ＡＡ．ＩＳＴ，用ＥＤＩＴ
打開(kāi)可以看見(jiàn)詳細的對比．
７：其它，要是一切都沒(méi) 問(wèn)題，那么你就可以調試和燒片了，和以往操作無(wú)異．
2、如何從匯編轉向PICC
首先要求你要有C 語(yǔ)言的基礎。PICC 不支持C++，這對于習慣了C++的朋友還得翻翻C 語(yǔ)言的書(shū)。C
代碼的頭文件一定要有＃i nclude
入相應的其它頭文件。這點(diǎn)比匯編 好用。載入的頭文件中其實(shí)是聲明芯片的寄存器和一些函數。順便摘抄
一個(gè)片段：
static volatile unsigned char TMR0 @ 0x01;
static volatile unsigned char PCL @ 0x02;
static volatile unsigned char STATUS @ 0x03;
可以看出和匯編的頭文件中定義寄存器是差不多的。如下：
TMR0 EQU 0X01；
PCL EQU 0X02；
STATUS EQU 0X03；
都是把無(wú)聊的地址定義為大家公認的名字。
一： 怎么附值？
如對TMR0 附值，匯編中：
MOVLW 200；
MOVWF TMR0；
當然得保證當前頁(yè)面在0，不然會(huì )出 錯。
C 語(yǔ)言：
TMR0=200；//無(wú)論在任何頁(yè)面都不會(huì )出錯。
可以看出來(lái)C 是很直接了當的。并且最大好處是操作一個(gè)寄存器時(shí)候，不用考慮頁(yè)面的問(wèn)題。一切由
C 自動(dòng)完成。
二：怎么位操作？
匯編中的位操作 是很容易的。在C 中更簡(jiǎn)單。C 的頭文件中已經(jīng)對所有可能需要位操作的寄存器的每
一位都有定義名稱(chēng)：
如：PORTA 的每一個(gè)I/O 口定義為：RA0、RA1、RA2。。。RA7。OPTION 的每一位定義為：PS0、
PS1、PS2 、PSA 、T0SE、T0CS、INTEDG 、RBPU?？梢詫ζ渲苯舆M(jìn)行運算和附值。
如：
RA0=0；
RA2=1；
在匯編中 是：
BCF PORTA，0；
BSF PORTA，2；
可以看出2 者是大同小異的，只是C 中不需要考慮頁(yè)面的問(wèn)題。
三： 內存分配問(wèn)題：
在匯編中定義一個(gè)內存是一件很小心的問(wèn)題，要考慮太多的問(wèn)題，稍微不注意就會(huì )出錯。比如16 位的
運算等。用C 就不需要考慮太多。下面給個(gè)例子：
16 位的除法（C 代碼）：
INT X=5000；
INT Y=1000；
INT Z=X/Y；
而在匯編中則需要花太多精力。
給一個(gè)小的C 代碼，用RA0 控制一個(gè)LED 閃爍：
＃i nclude
void main()
{
int x;
CMCON=0B111; //掉A 口比較器，要是有比較器功能的話(huà)。
ADCON1=0B110; //掉A/D 功能，要是有A/D 功能的話(huà)。
TRISA=0; //RA 口全為輸出。
loop:RA0=！RA0；
for(x=60000;--x;){;} //延時(shí)
goto loop;
}
說(shuō) 說(shuō)RA0=！RA0 的意思：PIC 對PORT 寄存器操作都是先讀取----修改----寫(xiě)入。上句的含義是程序先
讀RA0，然后取反，最后 把運算后的值重新寫(xiě)入RA0，這就實(shí)現了閃爍的功能。
3、淺談PICC 的位操作
由于PIC 處理器對位操作是最高效的，所以把一些BOOL 變量放在一個(gè)內存的位中，既可以達到運算
速度快，又可以達到最大限度節省空間的目的。在C 中的位操作有多種選擇。
*********************************************
如：char x;x=x|0B00001000; /*對X 的4 位置1。*/
char x;x=x&0B11011111; /*對X 的5 位清0。*/
把上面的變成公式則是：
#define bitset(var,bitno)(var |=1<
char x;bitclr(x,5)
*************************************************
但 上述的方法有缺點(diǎn)，就是對每一位的含義不直觀(guān)，最好是能在代碼中能直觀(guān)看出每一位代表的意思，
這樣就能提高編程效率，避免出錯。如果我們想用X 的0-2 位分別表示溫度、電壓、電流的BOOL 值可以
如下：
unsigned char x @ 0x20; /*象匯編那樣把X 變量定義到一個(gè)固定內存中。*/
bit temperature@ (unsigned)&x*8+0; /*溫度*/
bit voltage@ (unsigned)&x*8+1; /*電壓*/
bit current@ (unsigned)&x*8+2; /*電流 */
這樣定義后X 的位就有一個(gè)形象化的名字，不再是枯燥的1、2、3、4 等數字了?？梢詫 全局修改，
也可以對每一位進(jìn)行操作：
char=255;
temperature=0;
if(voltage)......
*****************************************************************
還 有一個(gè)方法是用C 的struct 結構來(lái)定義：
如：
struct cypok{
temperature:1; /*溫度*/
voltage:1; /*電壓*/
current:1; /*電流*/
none:4;
}x @ 0x20;
這樣就可以用
x.temperature=0;
if(x.current)....
等 操作了。
**********************************************************
上面 的方法在一些簡(jiǎn)單的設計中很有效，但對于復雜的設計中就比較吃力。如象在多路工業(yè)控制上。
前端需要分別收集多路的多路信號，然后再設定控制多路的 多路輸出。如：有2 路控制，每一路的前端信
號有溫度、電壓、電流。后端控制有電機、喇叭、繼電器、LED。如果用匯編來(lái)實(shí)現的話(huà)，是很頭疼的事
情， 用C 來(lái)實(shí)現是很輕松的事情，這里也涉及到一點(diǎn)C 的內存管理（其實(shí)C 的最大優(yōu)點(diǎn)就是內存管理）。
采用如下結構：
union cypok{
struct out{
motor:1; /*電機*/
relay:1; /*繼電器*/
speaker:1; /*喇叭*/
led1:1; /*指示燈*/
led2:1; /*指示燈*/
}out;
struct in{
none:5;
temperature:1; /*溫度*/
voltage:1; /*電壓*/
current:1; /*電流*/
}in;
char x;
};
union cypok an1;
union cypok an2;
上面的結構有什么好處呢？
細分了信號的路an1 和an2;
細 分了每一路的信號的類(lèi)型（是前端信號in 還是后端信號out):
an1.in ;
an1.out;
an2.in;
an2.out;
然 后又細分了每一路信號的具體含義，如：
an1.in.temperature;
an1.out.motor;
an2.in.voltage;
an2.out.led2; 等
這樣的結構很直觀(guān)的在2 個(gè)內存中就表示了2 路信號。并且可以極其方便的擴充。
如添加更多路的信號，只需要添加：
union cypok an3;
union cypok an4;
從上面就可以看出用C 的巨大好處
4、PICC 之延時(shí)函數和循環(huán)體優(yōu)化。
很多朋友說(shuō)C 中不能精確控制延時(shí)時(shí)間，不能象匯編那樣直觀(guān)。其實(shí)不然，對延時(shí)函數深入了解一下
就能設計出一個(gè) 理想的框價(jià)出來(lái)。一般的我們都用for(x=100;--x;){;}此句等同與x=100;while(--x){;};
或for(x=0; x<100;x++){;}。
來(lái)寫(xiě)一個(gè)延時(shí)函數。
在這里要特別注意：X=100，并不表示只運行100 個(gè)指令時(shí)間就跳出循環(huán)。
可 以看看編譯后的匯編：
x=100;while(--x){;}
匯編后：
movlw 100
bcf 3,5
bcf 3,6
movwf _delay
l2 decfsz _delay
goto l2
return
從代碼可以看出 總的指令是是303 個(gè)，其公式是8+3*（X-1）。注意其中循環(huán)周期是X-1 是99 個(gè)。這
里總結的是x 為char 類(lèi)型的循環(huán)體，當x 為int 時(shí)候，其中受X 值的影響較大。建議設計一個(gè)char 類(lèi)型的
循環(huán)體，然后再用一個(gè)循環(huán)體來(lái)調用它，可以實(shí)現精確的長(cháng)時(shí)間的延時(shí)。下 面給出一個(gè)能精確控制延時(shí)的
函數，此函數的匯編代碼是最簡(jiǎn)潔、最能精確控制指令時(shí)間的：
void delay(char x,char y){
char z;
do{
z=y;
do{;}while(--z);
}while(--x);
}
其 指令時(shí)間為：7+（3*（Y-1）+7）*（X-1）如果再加上函數調用的call 指令、頁(yè)面設定、傳遞參數
花掉的7 個(gè)指令。則是：14+（3*（Y-1）+7）*（X-1）。如果要求不是特別嚴格的延時(shí)，可以用這個(gè)函數：
void delay(){
unsigned int d=1000;
while(--d){;}
}
此函數在4M 晶體下產(chǎn)生10003us 的延時(shí)，也就是10MS。如果把D 改成2000，則是20003us,以此類(lèi)
推。有朋友不明白，為什么不用while(x--)后減量，來(lái)控制 設定X 值是多少就循環(huán)多少周期呢？現在看看編
譯它的匯編代碼：
bcf 3,5
bcf 3,6
movlw 10
movwf _delay
l2
decf _delay
incfsz _delay,w
goto l2
return
可 以看出循環(huán)體中多了一條指令，不簡(jiǎn)潔。所以在PICC 中最好用前減量來(lái)控制循環(huán)體。
再談?wù)勥@樣的語(yǔ)句：
for(x=100;--x;) {;}和for(x=0;x<100;x++){;}
從字面上看2 者意思一樣，但可以通過(guò)匯編查看代碼。后者代碼雍長(cháng)，而前者就很好的匯編出了簡(jiǎn)潔的代
碼。所以在PICC 中最好用前者的形式來(lái)寫(xiě)循環(huán)體，好的C 編譯器會(huì )自動(dòng)把增量循環(huán)化為減量循環(huán)。因為
這是由處理器硬件特性決定的。PICC 并不是一個(gè)很智能的C 編譯器，所以還是人腦才是第一的，掌握一些
經(jīng)驗對寫(xiě)出高效，簡(jiǎn)潔的代碼是有好處的。
5、深入探討ＰＩＣＣ之位操作
一：用位操作來(lái) 做一些標志位，也就是ＢＯＯＬ變量．可以簡(jiǎn)單如下定義：
bit a,b,c;
ＰＩＣＣ會(huì )自動(dòng)安排一個(gè)內存，并在此內存中自動(dòng)安排一位來(lái)對 應a,b,c.由于我們只是用它們來(lái)簡(jiǎn)單的
表示一些０，１信息，所以我們不需要詳細的知道它們的地址＼位究竟是多少，只管拿來(lái)就用好了．
二： 要是需要用一個(gè)地址固定的變量來(lái)位操作，可以參照ＰＩＣ．Ｈ里面定義寄存器．
如：用２５Ｈ內存來(lái)定義８個(gè)位變量．
static volatile unsigned char myvar @ 0x25;
static volatile bit b7 @ (unsigned)&myvar*8+7;
static volatile bit b6 @ (unsigned)&myvar*8+6;
static volatile bit b5 @ (unsigned)&myvar*8+5;
static volatile bit b4 @ (unsigned)&myvar*8+4;
static volatile bit b3 @ (unsigned)&myvar*8+3;
static volatile bit b2 @ (unsigned)&myvar*8+2;
static volatile bit b1 @ (unsigned)&myvar*8+1;
static volatile bit b0 @ (unsigned)&myvar*8+0;
這樣即可以對ＭＹＶＡＲ操作，也可以對Ｂ０－－Ｂ７直接位操作．
但不好的是，此招在 低檔片子，如Ｃ５Ｘ系列上可能會(huì )出問(wèn)題．
還有就是表達起來(lái)復雜，你不覺(jué)得輸入代碼受累么？呵呵
三：這也是一些常用手法：
#define testbit(var, bit) ((var) & (1 <<(bit)))
／／測試某一位，可以做ＢＯＯＬ運算
#define setbit(var, bit) ((var) |= (1 << (bit))) ／／把某一位置１
#define clrbit(var, bit) ((var) &= ~(1 << (bit))) ／／把某一位清０
付上一段代碼，可 以用ＭＰＬＡＢ調試觀(guān)察
＃i nclude
#define testbit(var, bit) ((var) & (1 <<(bit)))
#define setbit(var, bit) ((var) |= (1 << (bit)))
#define clrbit(var, bit) ((var) &= ~(1 << (bit)))
char a,b;
void main(){
char myvar;
myvar=0B10101010;
a=testbit(myvar,0);
setbit(myvar,0);
a=testbit(myvar,0);
clrbit(myvar,5);
b=testbit(myvar,5);
if(!testbit(myvar,3))
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
四： 用標準Ｃ的共用體來(lái)表示：
＃i nclude
union var{
unsigned char byte;
struct {
unsigned b0:1, b1:1, b2:1, b3:1, b4:1, b5:1, b6:1, b7:1;
} bits;
};
char a,b;
void main(){
static union var myvar;
myvar.byte=0B10101010;
a=myvar.bits.b0;
b=myvar.bits.b1;
if(myvar.bits.b7)
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
五： 用指針轉換來(lái)表示：
＃i nclude
typedef struct {
unsigned b0:1, b1:1, b2:1, b3:1, b4:1, b5:1, b6:1, b7:1;
} bits; //先定義一個(gè)變量的位
#define mybit0 (((bits *)&myvar)->b0) //取myvar
的地址（&myvar）強制轉換成 bits 類(lèi)型的指針
#define mybit1 (((bits *)&myvar)->b1)
#define mybit2 (((bits *)&myvar)->b2)
#define mybit3 (((bits *)&myvar)->b3)
#define mybit4 (((bits *)&myvar)->b4)
#define mybit5 (((bits *)&myvar)->b5)
#define mybit6 (((bits *)&myvar)->b6)
#define mybit7 (((bits *)&myvar)->b7)
char myvar;
char a,b;
void main(){
myvar=0B10101010;
a=mybit0;
b=mybit1;
if(mybit7)
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
[NextPage]
＃i nclude
typedef struct {
unsigned b0:1, b1:1, b2:1, b3:1, b4:1, b5:1, b6:1, b7:1;
} bits;
#define _paste(a,b) a##b
#define bitof(var,num) (((bits *)&(var))->_paste(b,num))
char myvar;
char a,b;
void main(){
a=bitof(myvar,0);
b=bitof(myvar,1);
if(bitof(myvar,7))
a=255;
else
a=100;
while(1){;}
}
有 必要說(shuō)說(shuō)#define _paste(a,b) a##b 的意思：
此語(yǔ)句是粘貼符號的意思，表示把b 符號粘貼到a 符號之后．
例子 中是
a=bitof(myvar,0);－－－＞(((bits
*)& (myvar))->_paste(b,0))－－－＞(((bits *)&(var))->b0)
可以看出 來(lái)，_paste(b,0)的作用是把0 粘貼到了b 后面，成了b0 符號．
總結：Ｃ語(yǔ)言的優(yōu)勢是能直接對低層硬件操作，代碼可以非常非常接近 匯編，上面幾個(gè)例子的位操作代碼
是１００％的達到匯編的程度的．另一個(gè)優(yōu)勢是可讀性高，代碼靈活．上面的幾個(gè)位操作方法任由你選，
你不必 擔心會(huì )產(chǎn)生多余的代碼量出來(lái)．
6、在PICC 中使用常數指針。
常數指針使用非常靈活，可以給編程帶來(lái)很多便利。我測試過(guò)，PICC 也支持常數指針，并且也會(huì )自動(dòng)
分頁(yè)，實(shí)在是一大喜事。
定義一個(gè)指向8 位RAM 數據的常數指針（起始為0x00):
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
定義一個(gè)指向16 位RAM 數據的常數指針（起始為0x00):
#define CWORD ((unsigned int volatile *) 0)
((unsigned char volatile *) 0)中的0 表示指向RAM 區域的起始地址，可以靈活修改它。
DBYTE[x]中的x 表示偏移量。
下面是一段代碼1：
char a1,a2,a3,a4;
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
void main(void){
long cc=0x89abcdef;
a1=DBYTE[0x24];
a2=DBYTE[0x25];
a3=DBYTE[0x26];
a4=DBYTE[0x27];
while(1);
}
2：
char a1,a2,a3,a4;
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
void pp(char y){
a1=DBYTE[y++];
a2=DBYTE[y++];
a3=DBYTE[y++];
a4=DBYTE[y];
}
void main(void){
long cc=0x89abcdef;
char x;
x=&cc;
pp(x);
while(1);
}
3：
char a1,a2,a3,a4;
#define DBYTE ((unsigned char volatile *) 0)
void pp(char y){
a1=DBYTE[y++];
a2=DBYTE[y++];
a3=DBYTE[y++];
a4=DBYTE[y];
}
void main(void){
bank1 static long cc=0x89abcdef;
char x;
x=&cc;
pp(x);
while(1);
}
7、 PICC 關(guān)于unsigned 和 signed 的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題！
unsigned 是表示一個(gè)變量（或常數）是無(wú)符號類(lèi)型。signed 表示有符號。它們表示數值范圍不一樣。
PICC 默認所有變量都是unsigned 類(lèi)型的，哪怕你用了signed 變量。因為有符號運算比無(wú)符號運算耗資源，
而且MCU 運算一般不涉及有符號運算。在PICC 后面加上-SIGNED_CHAR 后綴可以告訴PICC 把signed
變量當作有符號處理。
在PICC 默認的無(wú)符號運算下看這樣的語(yǔ)句：
char i;
for(i=7;i>=0;i--){
; //中間語(yǔ)句
}
這樣的C 代碼看上去是沒(méi)有丁點(diǎn)錯誤的，但編譯后，問(wèn)題出現了：
movlw 7
movwf i
loop
// 中間語(yǔ)句
decf i //只是遞減，沒(méi)有判斷語(yǔ)句?。?！
goto loop
原因是當i 是0 時(shí)候，條件還成立，還得循環(huán)一次，直到i 成負1 條件才不成立。而PICC 在默認參數下是
不能判斷負數的，所以編譯過(guò)程出現問(wèn)題。那么采用這 樣的語(yǔ)句來(lái)驗證：
char i;
i=7;
while(1){
i--;
//中間語(yǔ)句
if(i==0)break; //告訴PICC 以判斷i 是否是0 來(lái)作為條件
}
編譯后代碼正確：
movlw 7
movwf i
loop
// 中間語(yǔ)句
decfsz i //判斷是否是0
goto loop
再編譯這樣的語(yǔ)句：（同樣循環(huán)8 次）
for(i=8;i>0;i--){
;
}
movlw 8
movwf i
loop
decfsz i //同上編譯的代碼。
goto loop
再次驗證了剛才的分析。
在PICC 后面加上-SIGNED_CHAR 后綴，則第一個(gè)示例就正確編譯出來(lái)了，更證明了剛才的分析是正確的。
代碼如下：
movlw 7
movwf i
loop
//中間語(yǔ)句
decf i //遞減
btfss i,7 //判斷i 的7 位來(lái)判斷是否為負數
goto l94
總結：在PICC 無(wú)符號編譯環(huán)境下，對于遞減的for 語(yǔ)句的條件判斷語(yǔ)句不能是>=0 的形式。
最后談?wù)凱ICC 的小竅門(mén)：
在PICC 默認的無(wú)符號環(huán)境下，對比如下代碼：
a 語(yǔ)句：
char i,j[8];
i=7;
while(1){
j[i]=0;
i--;
if(i==0)break;
}
b 語(yǔ)句：
char i,j[8];
for(i=8;i>0;i--){
j[i-1]=0;
}
表面看上去， 一般會(huì )認為下面的代碼編譯后要大一點(diǎn)點(diǎn)，因為多了j[i-1]中的i-1。
其實(shí)編譯后代碼量是一摸一樣的。
原因如下：
movlw 8 或7 //a 語(yǔ)句是7,b 語(yǔ)句是8
movf i
loop
//a 語(yǔ)句在這里提取i 給j 數組
//i 遞減判斷語(yǔ)句
//b 語(yǔ)句在這里提取i 給j 數組
goto loop
可以看出只是代碼位置不同而已，并沒(méi)添加代碼量。b 語(yǔ)句同樣達到了從7 到0 的循環(huán)。
小總結：對于遞減到0 的for 語(yǔ)句推薦用>0 判斷語(yǔ)句來(lái)實(shí)現，不會(huì )出現編譯錯誤的問(wèn)題，并且不會(huì )增加代
碼量，尤其對于數組操作的方面。
另：對于PICC 或CCS，在其默認的無(wú)符號編譯環(huán)境下，如果出現負數運算就會(huì )出問(wèn)題。
如(-100)+50 等，所以在編寫(xiě)代碼時(shí)候要特別小心?。?！
8、 用PICC 寫(xiě)高效的位移操作。
在許多模擬串行通信中需要用位移操作。
以1-W 總線(xiàn)的讀字節為例，原廠(chǎng)的代碼是：
unsigned char read_byte(void)
{
unsigned char i;
unsigned char value = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
if(read_bit()) value| = 0 x 01<
// shifts it left
delay(10); // wait for rest of timeslot
}
return(value);
}
雖 然可以用，但編譯后執行效率并不高效，這也是很多朋友認為C 一定不能和匯編相比的認識提供了
說(shuō)法。其實(shí)完全可以深入了解C 和匯編之間的關(guān)系，寫(xiě)出非常高效的C 代碼，既有C 的便利，又有匯編的
效率。首先對 for (i = 0; i < 8;
i++) 做手術(shù)，改成遞減的形式：for(i=8;i!=0;i--),因為CPU 判斷一個(gè)數是否是0
（只需要一個(gè)指令），比判斷一個(gè)數是多大來(lái)的快 （需要3 個(gè)指令）。再對value| = 0 x 01<
仔細研究C 語(yǔ)言的位移操作，可以發(fā)現C 總是先把標志位清0，然后再把此位移入字節中，也就是說(shuō)，當
前移動(dòng)進(jìn)字節的位一定是0。那么，既然已經(jīng)是0 了，我們就只剩下一個(gè)步驟：判斷總線(xiàn)狀態(tài)是否是高來(lái)
決定是否改寫(xiě)此位，而不需要判斷總線(xiàn)是低的情況。于是改寫(xiě)如下代碼：
for(i=8;i!=0;i--){
value>>=1; //先右移一位，value 最高位一定是0
if(read_bit()) value|=0x80; //判斷總線(xiàn)狀態(tài)，如果是高，就把value 的最高位置1
}
這樣一來(lái)，整個(gè)代碼變得極其高效，編譯后根本就是匯編級的代碼。再舉一個(gè)例 子：
在采集信號方面，經(jīng)常是連續采集N 次，最后求其平均值。
一般的，無(wú)論是用匯編或C，在采集次數上都推薦用8，16，32、64、 128、256 等次數，因為這些數都比
較特殊，對于MCU 計算有很大好處。
我們以128 次采樣為例：注：sampling()為外部采樣函數。
unsigned int total;
unsigned char i,val;
for(i=0;i<128;i++){
total+=sampling();
}
val=total/128;
以 上代碼是很多場(chǎng)合都可以看見(jiàn)的，但是效率并不怎么樣，狂浪費資源。
結合C 和匯編的關(guān)系，再加上一些技巧，就可以寫(xiě)出天壤之別的匯編級的C 代碼出來(lái)，首先分析128 這個(gè)
數是0B10000000,發(fā)現其第7 位是1，其他低位全是0，那么就可以判斷第7 位的狀態(tài)來(lái)判斷是否到了128
次采樣次數。在分析除以128 的運算，上面的代碼用了除法運算，浪費了N 多資源，完全可以用右移的方
法 來(lái)代替之，val=total/128 等同于val=(unsigned
char)(total>>7);再觀(guān)察下 去：total>>7 還可以變通成
(total<<1)>>8,先左移動(dòng)一位，再右移動(dòng)8 位，不就成了右移7 位了么？可知道位移1，4，8 的操作只需要
一個(gè)指令哦。有上面的概驗了，就可以寫(xiě)出如下的代碼：
unsigned int total;
unsigned char i=0
unsigned char val;
while(!(i&0x80)){ //判斷i 第7 位，只需要一個(gè)指令。
total+=sampling();
i++;
}
val=(unsigned char)((total<<1)>>8); //幾個(gè)指令就代替了幾十個(gè)指令的除法運算
哈哈，發(fā)現什么？代碼量竟然 可以減少一大半，運算速度可以提高幾倍。
再回頭，就可以理解為什么采樣次數要用推薦的一些特殊值了。
9、C 程序優(yōu)化
對程序進(jìn)行 優(yōu)化，通常是指優(yōu)化程序代碼或程序執行速度。優(yōu)化代碼和優(yōu)化速度實(shí)際上是一個(gè)予
盾的統一，一般是優(yōu)化了代碼的尺寸，就會(huì )帶來(lái)執行時(shí)間的增加，如果 優(yōu)化了程序的執行速度，通常會(huì )帶
來(lái)代碼增加的副作用，很難魚(yú)與熊掌兼得，只能在設計時(shí)掌握一個(gè)平衡點(diǎn)。
一、程序結構的優(yōu)化
1、程 序的書(shū)寫(xiě)結構
雖然書(shū)寫(xiě)格式并不會(huì )影響生成的代碼質(zhì)量，但是在實(shí)際編寫(xiě)程序時(shí)還是應該尊循一定的書(shū)寫(xiě)規則，一
個(gè)書(shū)寫(xiě)清晰、明了的程序，有利 于以后的維護。在書(shū)寫(xiě)程序時(shí)，特別是對于While、for、do…while、if…elst、
switch…case 等語(yǔ)句或這些語(yǔ)句嵌套組合時(shí)，應采用“縮格”的書(shū)寫(xiě)形式，
2、標識符
程序中使用的用戶(hù)標識符除要遵循標識符的命名規則以外，一般不要用代 數符號(如a、b、x1、y1)作
為變量名，應選取具有相關(guān)含義的英文單詞(或縮寫(xiě))或漢語(yǔ)拼音作為標識符，以增加程序的可讀性，如：
count、 number1、red、work 等。
3、程序結構
C 語(yǔ)言是一種高級程序設計語(yǔ)言，提供了十分完備的規范化流程控制結構。因此在采用C 語(yǔ)言設計單
片機應用系統程序時(shí)，首先要注意盡可能采用結構化的 程序設計方法，這樣可使整個(gè)應用系統程序結構清
晰，便于調試和維護。于一個(gè)較大的應用程序，通常將整個(gè)程序按功能分成若干個(gè)模塊，不同模塊完成不
同 的功能。各個(gè)模塊可以分別編寫(xiě)，甚至還可以由不同的程序員編寫(xiě)，一般單個(gè)模塊完成的功能較為簡(jiǎn)單，
設計和調試也相對容易一些。在C 語(yǔ)言中，一個(gè)函數就可以認為是一個(gè)模塊。所謂程序模塊化，不僅是要
將整個(gè)程序劃分成若干個(gè)功能模塊，更重要的是，還應該注意保持各個(gè)模塊之間變量 的相對獨立性，即保
持模塊的獨立性，盡量少使用全局變量等。對于一些常用的功能模塊，還可以封裝為一個(gè)應用程序庫，以
便需要時(shí)可以直接調 用。但是在使用模塊化時(shí)，如果將模塊分成太細太小，又會(huì )導致程序的執行效率變低(進(jìn)
入和退出一個(gè)函數時(shí)保護和恢復寄存器占用了一些時(shí)間)。
4、 定義常數
在程序化設計過(guò)程中，對于經(jīng)常使用的一些常數，如果將它直接寫(xiě)到程序中去，一旦常數的數值發(fā)生
變化，就必須逐個(gè)找出程序中所有的 常數，并逐一進(jìn)行修改，這樣必然會(huì )降低程序的可維護性。因此，應
盡量當采用預處理命令方式來(lái)定義常數，而且還可以避免輸入錯誤。
5、減少 判斷語(yǔ)句
能夠使用條件編譯(ifdef)的地方就使用條件編譯而不使用if 語(yǔ)句，有利于減少編譯生成的代碼的長(cháng)度。
6、表達式
對 于一個(gè)表達式中各種運算執行的優(yōu)先順序不太明確或容易混淆的地方，應當采用圓括號明確指定它
們的優(yōu)先順序。一個(gè)表達式通常不能寫(xiě)得太復雜，如果表 達式太復雜，時(shí)間久了以后，自己也不容易看得
懂，不利于以后的維護。
7、函數
對于程序中的函數，在使用之前，應對函數的類(lèi)型進(jìn)行 說(shuō)明，對函數類(lèi)型的說(shuō)明必須保證它與原來(lái)定
義的函數類(lèi)型一致，對于沒(méi)有參數和沒(méi)有返回值類(lèi)型的函數應加上“void”說(shuō)明。如果果需要縮短代碼的 長(cháng)
度，可以將程序中一些公共的程序段定義為函數，在Keil 中的高級別優(yōu)化就是這樣的。如果需要縮短程序
的執行時(shí)間，在程序調試結束 后，將部分函數用宏定義來(lái)代替。注意，應該在程序調試結束后再定義宏，
因為大多數編譯系統在宏展開(kāi)之后才會(huì )報錯，這樣會(huì )增加排錯的難度。
8、 盡量少用全局變量，多用局部變量。因為全局變量是放在數據存儲器中，定義一個(gè)全局變量，MCU 就
少一個(gè)可以利用的數據存儲器空間，如果定義了太 多的全局變量，會(huì )導致編譯器無(wú)足夠的內存可以分配。
而局部變量大多定位于MCU 內部的寄存器中，在絕大多數MCU 中，使用寄存器操作速度比數據存儲器快，
指令也更多更靈活，有利于生成質(zhì)量更高的代碼，而且局部變量所的占用的寄存器和數據存儲器在不同的
模 塊中可以重復利用。
9、設定合適的編譯程序選項
許多編譯程序有幾種不同的優(yōu)化選項，在使用前應理解各優(yōu)化選項的含義，然后選用最合適的一 種優(yōu)
化方式。通常情況下一旦選用最高級優(yōu)化，編譯程序會(huì )近乎病態(tài)地追求代碼優(yōu)化，可能會(huì )影響程序的正確
性，導致程序運行出錯。因此應熟悉 所使用的編譯器，應知道哪些參數在優(yōu)化時(shí)會(huì )受到影響，哪些參數不
會(huì )受到影響。
在ICCAVR 中，有“Default”和“Enable Code Compression”兩個(gè)優(yōu)化選項。
在CodeVisionAVR 中，“Tiny”和“small”兩種內存模式。
在IAR 中，共有7 種不同的內存模式選項。
在GCCAVR 中優(yōu)化選項更多，一不小心更容易選到不恰當的選項。
二、代碼的優(yōu)化
1、 選擇合適的算法和數據結構
應該熟悉算法語(yǔ)言，知道各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，具體資料請參見(jiàn)相應的參考資料，有很多計算機書(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快速排
序、合并排序或根排序代替，都可以大大提高程序執行的效率。.選 擇一種合適的數據結構也很重要，比如
你在一堆隨機存放的數中使用了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。
數組與指針具有十分密碼的 關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，指針比較靈活簡(jiǎn)潔，而數組則比較直觀(guān)，容易理解。對于大
部分的編譯器，使用指針比使用數組生成的代碼更短，執行效率更高。但是在 Keil 中則相反，使用數組比
使用的指針生成的代碼更短。
2、 使用盡量小的數據類(lèi)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(cháng)整型(long int)，能不使用浮點(diǎn)型(float)變量就不要使用浮點(diǎn)型變量。當然，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 編譯器并不報錯，但程序運行結果卻錯了，而且這樣的錯
誤很難發(fā)現。在ICCAVR 中，可以在Options 中設定使用printf 參數，盡量使用基本型參數(%c、%d、%x、
%X、%u 和%s 格式說(shuō)明符)，少用長(cháng)整型參數(%ld、%lu、%lx 和%lX 格式說(shuō)明符)，至于浮點(diǎn)型的參數(%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，會(huì )使生成的代碼的數量
增 加很多，執行速度降低。
3、 使用自加、自減指令
通常使用自加、自減指令和復合賦值表達式(如a-=1 及a+=1 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(lèi)的指令，而使用a=a+1 或a=a-1 之類(lèi)的指令，有很多C 編譯器都會(huì )生成二到
三個(gè)字節的指令。在A(yíng)VR 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(lèi)的的代碼。
4、減少運算的強度
可以使用運算量小但功能相同的表達式替換原來(lái)復雜的的 表達式。如下：
(1)、求余運算。
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“%”運算均是調用子程序來(lái)完成，代碼
長(cháng)、執行速度慢。通常，只要求是求2n 方的余數，均可使用位操作的方法來(lái)代替。
(2)、平方運算
a=pow(a,2.0);
可以改為：
a=a*a;
說(shuō) 明：在有內置硬件乘法器的單片機中(如51 系列)，乘法運算比求平方運算快得多，因為浮點(diǎn)數的求平方
是通過(guò)調用子程序來(lái)實(shí)現的，在自帶硬件乘法 器的AVR 單片機中，如ATMega163 中，乘法運算只需2 個(gè)
時(shí)鐘周期就可以完成。既使是在沒(méi)有內置硬件乘法器的AVR 單片機中，乘法運算的子程序比平方運算的子
程序代碼短，執行速度快。
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)、用移位實(shí)現乘除法運算
a=a*4;
b=b/4;
可 以改為：
a=a<<2;
b=b>>2;
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，而乘以其它的整數或除以任何數，均調用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調用乘
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，均可以用移位的方法得到結果，如：
a=a*9
可以改為：
a=(a<<3)+a
5、 循環(huán)
(1)、循環(huán)語(yǔ)
對于一些不需要循環(huán)變量參加運算的任務(wù)可以把它們放到循環(huán)外面，這里的任務(wù)包括表達式、函數的調用、
指針運 算、數組訪(fǎng)問(wèn)等，應該將沒(méi)有必要執行多次的操作全部集合在一起，放到一個(gè)init 的初始化程序中
進(jìn)行。
(2)、延時(shí)函數：
通常 使用的延時(shí)函數均采用自加的形式：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=0;i<1000;i++)
;
}
將其改為自減延時(shí)函數：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=1000;i>0;i--)
;
}
兩個(gè)函數的延時(shí)效果相似，但幾乎所有的C 編譯對后一種函數生成的代碼均比前一種代碼少1~3 個(gè)字節，
因為幾乎所有的MCU 均有為0 轉移的指令，采用后一種方式能夠生成這類(lèi)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1~3 個(gè)字
母。
但是在循環(huán)中有通過(guò)循環(huán)變 量“i”讀寫(xiě)數組的指令時(shí)，使用預減循環(huán)時(shí)有可能使數組超界，要引起注意。
(3)while 循環(huán)和do…while 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 (i<1000)
{
i++;
// 用戶(hù)程序
}
或：
unsigned int i;
i=1000;
do
i--;
//用戶(hù)程序
while (i>0);
在這兩種循環(huán)中，使用do…while 循環(huán)編譯后生成的代碼的長(cháng)度短于while 循環(huán)。
6、查表
在程序 中一般不進(jìn)行非常復雜的運算，如浮點(diǎn)數的乘除及開(kāi)方等，以及一些復雜的數學(xué)模型的插補運算，
對這些即消耗時(shí)間又消費資源的運算，應盡量使用查表的 方式，并且將數據表置于程序存儲區。如果直接
生成所需的表比較困難，也盡量在啟動(dòng)時(shí)先計算，然后在數據存儲器中生成所需的表，后以在程序運行直
接 查表就可以了，減少了程序執行過(guò)程中重復計算的工作量。
7、其它
比如使用在線(xiàn)匯編及將字符串和一些常量保存在程序存儲器中，均有利于優(yōu) 化。
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