编写单片机C语言代码的技巧和经验

下面发一些我在网上看到的单片机C语言代码编写技巧和自己的一些经验来和大家分享;
　　1、如果可以的话少用库函数，便于不同的mcu和编译器间的移植
　　2、选择合适的算法和数据结构
　　应该熟悉算法语言，知道各种算法的优缺点，具体资料请参见相应的参考资料，有很多计算机书籍上都有介绍。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，比如你在一堆随机存放的数中使用了大量的插入和删除指令，那使用链表要快得多。数组与指针语句具有十分密码的关系，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。
　　3、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。在ICCAVR中，可以在Options中设定使用printf参数，尽量使用基本型参数(%c、%d、%x、%X、%u和%s格式说明符)，少用长整型参数(%ld、%lu、%lx和%lX格式说明符)，至于浮点型的参数(%f)则尽量不要使用，其它C编译器也一样。在其它条件不变的情况下，使用%f参数，会使生成的代码的数量增加很多，执行速度降低。
　　4、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。
　　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。
　　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
　　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
　　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：
　　void delay (void)
　　{
　　unsigned int i;
　　for (i=0;i<1000;i++)
　　;
　　}
　　将其改为自减延时函数：
　　void delay (void)
　　{
　　unsigned int i;
　　for (i=1000;i>0;i--)
　　;
　　}
　　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：
　　unsigned int i;
　　i=0;
　　while (i<1000)
　　{
　　i++;
　　//用户程序
　　}
　　或：
　　unsigned int i;
　　i=1000;
　　do
　　i--;
　　//用户程序
　　while (i>0);
　　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、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。
　　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
　　C语言宏定义技巧(常用宏定义)
　　写好C语言，漂亮的宏定义很重要，使用宏定义可以防止出错，提高可移植性，可读性，方便性 等等。下面列举一些成熟软件中常用得宏定义。。。。。。
　　CODE:
　　1，防止一个头文件被重复包含
　　#ifndef COMDEF_H
　　#define COMDEF_H
　　//头文件内容
　　#endif
　　2，重新定义一些类型，防止由于各种平台和编译器的不同，而产生的类型字节数差异，方便移植。
　　typedef unsigned char boolean; /* Boolean value type. */
　　typedef unsigned long int uint32; /* Unsigned 32 bit value */
　　typedef unsigned short uint16; /* Unsigned 16 bit value */
　　typedef unsigned char uint8; /* Unsigned 8 bit value */
　　typedef signed long int int32; /* Signed 32 bit value */
　　typedef signed short int16; /* Signed 16 bit value */
　　typedef signed char int8; /* Signed 8 bit value */
　　//下面的不建议使用
　　typedef unsigned char byte; /* Unsigned 8 bit value type. */
　　typedef unsigned short word; /* Unsinged 16 bit value type. */
　　typedef unsigned long dword; /* Unsigned 32 bit value type. */
　　typedef unsigned char uint1; /* Unsigned 8 bit value type. */
　　typedef unsigned short uint2; /* Unsigned 16 bit value type. */
　　typedef unsigned long uint4; /* Unsigned 32 bit value type. */
　　typedef signed char int1; /* Signed 8 bit value type. */
　　typedef signed short int2; /* Signed 16 bit value type. */
　　typedef long int int4; /* Signed 32 bit value type. */
　　typedef signed long sint31; /* Signed 32 bit value */
　　typedef signed short sint15; /* Signed 16 bit value */
　　typedef signed char sint7; /* Signed 8 bit value */
　　3，得到指定地址上的一个字节或字
　　#define MEM_B( x ) ( *( (byte *) (x) ) )
　　#define MEM_W( x ) ( *( (word *) (x) ) )
　　4，求最大值和最小值
　　#define MAX( x, y ) ( ((x) > (y)) ? (x) : (y) )
　　#define MIN( x, y ) ( ((x) < (y)) ? (x) : (y) )
　　5，得到一个field在结构体(struct)中的偏移量
　　#define FPOS( type, field )
　　/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */
　　6,得到一个结构体中field所占用的字节数
　　#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
　　7，按照LSB格式把两个字节转化为一个Word
　　#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )