微控制器C語言程式碼_經驗技巧
1、如果可以的話少用庫函式，便於不同的mcu和編譯器間的移植
2、選擇合適的演算法和資料結構
應該熟悉演算法語言，知道各種演算法的優缺點，具體資料請參見相應的參考資料，有很多計算機書籍上都有介紹。將比較慢的順序查詢法用較快的二分查詢或亂序查詢法代替，插入排序或氣泡排序法用快速排序、合併排序或根排序代替，都可以大大提高程式執行的效率。.選擇一種合適的資料結構也很重要，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，那使用連結串列要快得多。陣列與指標語句具有十分密碼的關係，一般來說，指標比較靈活簡潔，而陣列則比較直觀，容易理解。對於大部分的編譯器，使用指標比使用陣列生成的程式碼更短，執行效率更高。但是在Keil中則相反，使用陣列比使用的指標生成的程式碼更短。
3、使用盡量小的資料型別
能夠使用字元型(char)定義的變數，就不要使用整型(int)變數來定義;能夠使用整型變數定義的變數就不要用長整型(long int)，能不使用浮點型(float)變數就不要使用浮點型變數。當然，在定義變數後不要超過變數的作用範圍，如果超過變數的範圍賦值，C編譯器並不報錯，但程式執行結果卻錯了，而且這樣的錯誤很難發現。在ICCAVR中，可以在Options中設定使用printf引數，儘量使用基本型引數(%c、%d、%x、%X、%u和%s格式說明符)，少用長整型引數(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明符)，至於浮點型的引數(%f)則儘量不要使用，其它C編譯器也一樣。在其它條件不變的情況下，使用%f引數，會使生成的程式碼的數量增加很多，執行速度降低。
4、使用自加、自減指令
通常使用自加、自減指令和複合賦值表示式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質量的程式程式碼，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編譯器都會生成二到三個位元組的指令。在AVR單片適用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C編譯器以上幾種書寫方式生成的程式碼是一樣的，也能夠生成高質量的inc和dec之類的的程式碼。
5、減少運算的強度
可以使用運算量小但功能相同的表示式替換原來複雜的的表示式。如下：
(1)、求餘運算。
a=a%8;
可以改為：
a=a&7;
說明：位操作只需一個指令週期即可完成，而大部分的C編譯器的“%”運算均是呼叫子程式來完成，程式碼長、執行速度慢。通常，只要求是求2n方的餘數，均可使用位操作的方法來代替。
(2)、平方運算
a=pow(a,2.0);
可以改為：
a=a*a;
說明：在有內建硬體乘法器的微控制器中(如51系列)，乘法運算比求平方運算快得多，因為浮點數的求平方是通過呼叫子程式來實現的，在自帶硬體乘法器的AVR微控制器中，如ATMega163中，乘法運算只需2個時鐘週期就可以完成。既使是在沒有內建硬體乘法器的AVR微控制器中，乘法運算的子程式比平方運算的子程式程式碼短，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)、用移位實現乘除法運算
a=a*4;
b=b/4;
可以改為：
a=a<<2;
b=b>>2;
說明：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，都可以生成左移的程式碼，而乘以其它的整數或除以任何數，均呼叫乘除法子程式。用移位的方法得到程式碼比呼叫乘除法子程式生成的程式碼效率高。實際上，只要是乘以或除以一個整數，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
6、迴圈
(1)、迴圈語
對於一些不需要迴圈變數參加運算的任務可以把它們放到迴圈外面，這裡的任務包括表示式、函式的呼叫、指標運算、陣列訪問等，應該將沒有必要執行多次的操作全部集合在一起，放到一個init的初始化程式中進行。
(2)、延時函式：
通常使用的延時函式均採用自加的形式：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=0;i<1000;i++)
;
}
將其改為自減延時函式：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=1000;i>0;i--)
;
}
兩個函式的延時效果相似，但幾乎所有的C編譯對後一種函式生成的程式碼均比前一種程式碼少1~3個位元組，因為幾乎所有的MCU均有為0轉移的指令，採用後一種方式能夠生成這類指令。在使用while迴圈時也一樣，使用自減指令控制迴圈會比使用自加指令控制迴圈生成的程式碼更少1~3個字母。但是在迴圈中有通過迴圈變數“i”讀寫陣列的指令時，使用預減迴圈時有可能使陣列超界，要引起注意。
(3)while迴圈和do…while迴圈
用while迴圈時有以下兩種迴圈形式：
unsigned int i;
i=0;
while (i<1000)
{
i++;
//使用者程式
}
或：
unsigned int i;
i=1000;
do
i--;
//使用者程式
while (i>0);
在這兩種迴圈中，使用do…while迴圈編譯後生成的程式碼的長度短於while迴圈。
7、查表
在程式中一般不進行非常複雜的運算，如浮點數的乘除及開方等，以及一些複雜的數學模型的插補運算，對這些即消耗時間又消費資源的運算，應儘量使用查表的方式，並且將資料表置於程式儲存區。如果直接生成所需的表比較困難，也儘量在啟了，減少了程式執行過程中重複計算的工作量。
8、其它
比如使用線上彙編及將字串和一些常量儲存在程式儲存器中，均有利於優化
C語言巨集定義技巧(常用巨集定義)
寫好C語言，漂亮的巨集定義很重要，使用巨集定義可以防止出錯，提高可移植性，可讀性，方便性 等等。下面列舉一些成熟軟體中常用得巨集定義。。。。。。
相關連結：新手入門系列中的C語言優秀程式設計風格說明：http://www.avrvi.com/start/guide_avr_c_good.html
CODE:
1，防止一個頭檔案被重複包含
#ifndef COMDEF_H
#define COMDEF_H
//標頭檔案內容
#endif
2，重新定義一些型別，防止由於各種平臺和編譯器的不同，而產生的型別位元組數差異，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 */
//下面的不建議使用
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個位元組或字
#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，得到一個field在結構體(struct)中的偏移量
#define FPOS( type, field ) \
/*lint -e545 */ ( (dword) &(( type *) 0)-> field ) /*lint +e545 */
6,得到一個結構體中field所佔用的位元組數
#define FSIZ( type, field ) sizeof( ((type *) 0)->field )
7，按照LSB格式把兩個位元組轉化為一個Word
#define FLIPW( ray ) ( (((word) (ray)[0]) * 256) + (ray)[1] )
8，按照LSB格式把一個Word轉化為兩個位元組
#define FLOPW( ray, val ) \
(ray)[0] = ((val) / 256); \
(ray)[1] = ((val) & 0xFF)
9，得到一個變數的地址(word寬度)
#define B_PTR( var ) ( (byte *) (void *) &(var) )
#define W_PTR( var ) ( (word *) (void *) &(var) )
10，得到一個字的高位和低位位元組
#define WORD_LO(xxx) ((byte) ((word)(xxx) & 255))
#define WORD_HI(xxx) ((byte) ((word)(xxx) >> 8))
11，返回一個比X大的最接近的8的倍數
#define RND8( x ) ((((x) + 7) / 8 ) * 8 )
12，將一個字母轉換為大寫
#define UPCASE( c ) ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? ((c) - 0x20) : (c) )
13，判斷字元是不是10進值的數字
#define DECCHK( c ) ((c) >= '0' && (c) <= '9')
14，判斷字元是不是16進值的數字
#define HEXCHK( c ) ( ((c) >= '0' && (c) <= '9') ||\
((c) >= 'A' && (c) <= 'F') ||\
((c) >= 'a' && (c) <= 'f') )
15，防止溢位的一個方法
#define INC_SAT( val ) (val = ((val)+1 > (val)) ? (val)+1 : (val))
16，返回陣列元素的個數
#define ARR_SIZE( a ) ( sizeof( (a) ) / sizeof( (a[0]) ) )
17，返回一個無符號數n尾的值MOD_BY_POWER_OF_TWO(X,n)=X%(2^n)
#define MOD_BY_POWER_OF_TWO( val, mod_by ) \
( (dword)(val) & (dword)((mod_by)-1) )
18，對於IO空間對映在儲存空間的結構，輸入輸出處理
#define inp(port) (*((volatile byte *) (port)))
#define inpw(port) (*((volatile word *) (port)))
#define inpdw(port) (*((volatile dword *)(port)))
#define outp(port, val) (*((volatile byte *) (port)) = ((byte) (val)))
#define outpw(port, val) (*((volatile word *) (port)) = ((word) (val)))
#define outpdw(port, val) (*((volatile dword *) (port)) = ((dword) (val)))
19,使用一些巨集跟蹤除錯
A N S I標準說明了五個預定義的巨集名。它們是：
_ L I N E _
_ F I L E _
_ D A T E _
_ T I M E _
_ S T D C _
如果編譯不是標準的，則可能僅支援以上巨集名中的幾個，或根本不支援。記住編譯程式也許還提供其它預定義的巨集名。
_ L I N E _及_ F I L E _巨集指令在有關# l i n e的部分中已討論，這裡討論其餘的巨集名。
_ D AT E _巨集指令含有形式為月/日/年的串，表示原始檔被翻譯到程式碼時的日期。
原始碼翻譯到目的碼的時間作為串包含在_ T I M E _中。串形式為時：分：秒。
如果實現是標準的，則巨集_ S T D C _含有十進位制常量1。如果它含有任何其它數，則實現是非標準的。
可以定義巨集，例如: 當定義了_DEBUG，輸出資料資訊和所在檔案所在行
#ifdef _DEBUG
#define DEBUGMSG(msg,date) printf(msg);printf(“%d%d%d”,date,_LINE_,_FILE_)
#else
#define DEBUGMSG(msg,date)
#endif
20，巨集定義防止使用時錯誤用小括號包含。
例如：#define ADD(a,b) (a+b)
用do{}while(0)語句包含多語句防止錯誤
例如：#difne DO(a,b) a+b;\
a++;
應用時：if(….)
DO(a,b); //產生錯誤
else
解決方法: #difne DO(a,b) do{a+b;\
a++;}while(0)
巨集中"#"和"##"的用法
一、一般用法
我們使用#把巨集引數變為一個字串,用##把兩個巨集引數貼合在一起.
用法:
#include
#include
using namespace std;
#define STR(s) #s
#define CONS(a,b) int(a##e##b)
int main()
{
printf(STR(vck)); // 輸出字串"vck"
printf("%d\n", CONS(2,3)); // 2e3 輸出:2000
return 0;
}
二、當巨集引數是另一個巨集的時候
需要注意的是凡巨集定義裡有用'#'或'##'的地方巨集引數是不會再展開.
1, 非'#'和'##'的情況
#define TOW (2)
#define MUL(a,b) (a*b)
printf("%d*%d=%d\n", TOW, TOW, MUL(TOW,TOW));
這行的巨集會被展開為：
printf("%d*%d=%d\n", (2), (2), ((2)*(2)));
MUL裡的引數TOW會被展開為(2).
2, 當有'#'或'##'的時候
#define A (2)
#define STR(s) #s
#define CONS(a,b) int(a##e##b)
printf("int max: %s\n", STR(INT_MAX)); // INT_MAX #include
這行會被展開為：
printf("int max: %s\n", "INT_MAX");
printf("%s\n", CONS(A, A)); // compile error
這一行則是：
printf("%s\n", int(AeA));
INT_MAX和A都不會再被展開, 然而解決這個問題的方法很簡單. 加多一層中間轉換巨集. 加這層巨集的用意是把所有巨集的引數在這層裡全部展開, 那麼在轉換巨集裡的那一個巨集(_STR)就能得到正確的巨集引數.
#define A (2)
#define _STR(s) #s
#define STR(s) _STR(s) // 轉換巨集
#define _CONS(a,b) int(a##e##b)
#define CONS(a,b) _CONS(a,b) // 轉換巨集
printf("int max: %s\n", STR(INT_MAX)); // INT_MAX,int型的最大值，為一個變數 #include
輸出為: int max: 0x7fffffff
STR(INT_MAX) --> _STR(0x7fffffff) 然後再轉換成字串;
printf("%d\n", CONS(A, A));
輸出為：200
CONS(A, A) --> _CONS((2), (2)) --> int((2)e(2))
三、'#'和'##'的一些應用特例
1、合併匿名變數名
#define ___ANONYMOUS1(type, var, line) type var##line
#define __ANONYMOUS0(type, line) ___ANONYMOUS1(type, _anonymous, line)
#define ANONYMOUS(type) __ANONYMOUS0(type, __LINE__)
例：ANONYMOUS(static int); 即: static int _anonymous70; 70表示該行行號;
第一層：ANONYMOUS(static int); --> __ANONYMOUS0(static int, __LINE__);
第二層： --> ___ANONYMOUS1(static int, _anonymous, 70);
第三層： --> static int _anonymous70;
即每次只能解開當前層的巨集，所以__LINE__在第二層才能被解開;
2、填充結構
#define FILL(a) {a, #a}
enum IDD{OPEN, CLOSE};
typedef struct MSG{
IDD id;
const char * msg;
}MSG;
MSG _msg[] = {FILL(OPEN), FILL(CLOSE)};
相當於：
MSG _msg[] = {{OPEN, "OPEN"},
{CLOSE, "CLOSE"}};
3、記錄檔名
#define _GET_FILE_NAME(f) #f
#define GET_FILE_NAME(f) _GET_FILE_NAME(f)
static char FILE_NAME[] = GET_FILE_NAME(__FILE__);
4、得到一個數值型別所對應的字串緩衝大小 #define _TYPE_BUF_SIZE(type) sizeof #type #define TYPE_BUF_SIZE(type) _TYPE_BUF_SIZE(type) char buf[TYPE_BUF_SIZE(INT_MAX)]; --> char buf[_TYPE_BUF_SIZE(0x7fffffff)]; --> char buf[sizeof "0x7fffffff"]; 這裡相當於： char buf[11];