當(dāng)前位置:首頁(yè) > 嵌入式 > 嵌入式分享
[導(dǎo)讀]在由單片機(jī)和PC機(jī)構(gòu)成的檢測(cè)系統(tǒng)中,PIC單片機(jī)因其性價(jià)比高、功能強(qiáng)大而被廣泛應(yīng)用。然而,在數(shù)據(jù)采集與處理過程中,尤其是AD(模擬到數(shù)字)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及通過串口上傳數(shù)據(jù)時(shí),常常面臨存儲(chǔ)空間有限和傳輸效率不高的挑戰(zhàn)。本文旨在探討如何通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來提升PIC單片機(jī)在AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及串口傳輸方面的效率,以滿足現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)高速、高精度數(shù)據(jù)處理的需求。

引言

在由單片機(jī)和PC機(jī)構(gòu)成的檢測(cè)系統(tǒng)中,PIC單片機(jī)因其性價(jià)比高、功能強(qiáng)大而被廣泛應(yīng)用。然而,在數(shù)據(jù)采集與處理過程中,尤其是AD(模擬到數(shù)字)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及通過串口上傳數(shù)據(jù)時(shí),常常面臨存儲(chǔ)空間有限和傳輸效率不高的挑戰(zhàn)。本文旨在探討如何通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來提升PIC單片機(jī)在AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及串口傳輸方面的效率,以滿足現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)高速、高精度數(shù)據(jù)處理的需求。

PIC單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)現(xiàn)狀

PIC單片機(jī)在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后,得到的數(shù)據(jù)通常是8位或10位的。對(duì)于10位數(shù)據(jù)而言,需要占用兩個(gè)8位的RAM單元進(jìn)行存儲(chǔ),其中低8位直接存儲(chǔ),而高2位則存放在另一個(gè)8位RAM單元的低2位中,其余6位為無效數(shù)據(jù)。這種存儲(chǔ)方式在PIC單片機(jī)有限的RAM資源下顯得尤為浪費(fèi),特別是在需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)時(shí),問題尤為突出。

存儲(chǔ)效率優(yōu)化方案

1. 數(shù)據(jù)打包技術(shù)

為了解決存儲(chǔ)空間浪費(fèi)的問題,可以采用數(shù)據(jù)打包技術(shù)。具體而言,將多個(gè)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的高位有效數(shù)據(jù)合并存儲(chǔ),以減少存儲(chǔ)空間的使用。以10位數(shù)據(jù)為例,可以將多個(gè)(如4個(gè))AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的高2位提取出來,重新組合成一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)。這樣,原本需要8個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)4個(gè)10位數(shù)據(jù),現(xiàn)在只需6個(gè)字節(jié)(4個(gè)低8位和1個(gè)合并后的高8位),節(jié)省了1/4的存儲(chǔ)空間。

2. 動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

在單片機(jī)程序中,合理管理內(nèi)存也是提高存儲(chǔ)效率的關(guān)鍵。通過定義合適的數(shù)據(jù)類型和數(shù)組大小,避免不必要的內(nèi)存分配和釋放開銷。同時(shí),利用局部變量和靜態(tài)變量來減少全局變量的使用,進(jìn)一步提高內(nèi)存使用效率。

3. 數(shù)據(jù)壓縮算法

對(duì)于需要長(zhǎng)期存儲(chǔ)或遠(yuǎn)程傳輸?shù)臄?shù)據(jù),可以考慮引入數(shù)據(jù)壓縮算法。雖然這會(huì)增加一定的處理時(shí)間,但能有效減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和傳輸時(shí)間。在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)壓縮算法,如游程編碼(RLE)或哈夫曼編碼,可以顯著提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

串口傳輸效率優(yōu)化方案

1. 幀格式優(yōu)化

在通過串口傳輸數(shù)據(jù)時(shí),合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)幀格式是提高傳輸效率的關(guān)鍵。盡量減少幀頭、幀尾和校驗(yàn)位的長(zhǎng)度,只保留必要的信息。同時(shí),根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求,調(diào)整幀的發(fā)送間隔,避免不必要的等待時(shí)間。

2. 批量傳輸

將多個(gè)數(shù)據(jù)打包成一個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行批量傳輸,可以減少幀頭的發(fā)送次數(shù),提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性。特別是在數(shù)據(jù)量較大時(shí),批量傳輸可以顯著減少傳輸時(shí)間,提高整體效率。

3. 串口配置優(yōu)化

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景,合理配置串口參數(shù),如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位等。較高的波特率可以加快數(shù)據(jù)傳輸速度,但也會(huì)增加傳輸錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。因此,需要在保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的前提下,選擇盡可能高的波特率。

程序設(shè)計(jì)優(yōu)化

1. 指令集優(yōu)化

PIC單片機(jī)提供了豐富的指令集,通過合理選擇和使用指令,可以優(yōu)化代碼性能。優(yōu)先使用單周期指令和流水線指令,減少分支指令的使用,以提高代碼執(zhí)行效率。同時(shí),利用C語(yǔ)言的高級(jí)特性,如內(nèi)聯(lián)函數(shù)和宏定義,減少函數(shù)調(diào)用開銷。

2. 數(shù)據(jù)類型優(yōu)化

在程序設(shè)計(jì)時(shí),合理選擇數(shù)據(jù)類型對(duì)于提高存儲(chǔ)和傳輸效率至關(guān)重要。使用最小且足夠的數(shù)據(jù)類型可以減少內(nèi)存占用和傳輸時(shí)間。例如,在不需要表示負(fù)數(shù)時(shí),使用無符號(hào)數(shù)據(jù)類型;在數(shù)據(jù)范圍確定時(shí),使用固定大小的數(shù)據(jù)類型(如int16_t)以提高性能和代碼可預(yù)測(cè)性。

3. 模塊化編程

采用模塊化編程思想,將復(fù)雜的功能分解為多個(gè)獨(dú)立的模塊,可以降低程序復(fù)雜度,提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。同時(shí),模塊化的設(shè)計(jì)也便于對(duì)特定功能進(jìn)行優(yōu)化和測(cè)試,從而提高整體性能。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證上述優(yōu)化方案的有效性,我們基于PIC16F877單片機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過數(shù)據(jù)打包技術(shù)和串口配置優(yōu)化,存儲(chǔ)空間和傳輸時(shí)間均得到了顯著改善。具體而言,對(duì)于10位AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),存儲(chǔ)效率提高了約3/8;在串口傳輸方面,傳輸時(shí)間減少了約3/8。同時(shí),通過指令集和數(shù)據(jù)類型的優(yōu)化,代碼執(zhí)行效率也得到了提升。

結(jié)論

本文通過數(shù)據(jù)打包技術(shù)、串口配置優(yōu)化、指令集優(yōu)化以及模塊化編程等多種方法,提出了提升PIC單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及串口效率的設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這些優(yōu)化措施能夠顯著提高單片機(jī)的存儲(chǔ)效率和數(shù)據(jù)傳輸效率,為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與處理提供了有力支持。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深入拓展,我們還將繼續(xù)探索更多高效、可靠的優(yōu)化策略,以進(jìn)一步推動(dòng)PIC單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理和通信領(lǐng)域的性能提升。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉