如何提高M(jìn)SP430 C語(yǔ)言代碼的執(zhí)行效率

關(guān)于代碼效率
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MSP430系列的程序設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，有利于提高代碼效率。應(yīng)該指出，這些準(zhǔn)則基本上是基于MSP430系列的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而提出的。
1.位域類(lèi)型的執(zhí)行時(shí)很慢的，所以應(yīng)當(dāng)在僅僅為了節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間時(shí)才使用位域方式。如果用戶(hù)必須使用位域存儲(chǔ)，可以用char或unsigned int的位屏蔽操作來(lái)代替位域操作。
2.在模塊之外不使用的變量應(yīng)當(dāng)聲明為static，這樣在編譯時(shí)有可能使這些變量分配在寄存器中暫存，從而提高了代碼效率。
3.盡可能使用unsigned數(shù)據(jù)類(lèi)型。許多情況下，對(duì)unsigned數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作，比對(duì)signed數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作效率更高，尤其對(duì)于除法和求模運(yùn)算更是如此。
4.程序設(shè)計(jì)中應(yīng)該使用ANSI-C原型函數(shù)。對(duì)ANSI函數(shù)的調(diào)用比對(duì)K&S函數(shù)的調(diào)用效率更高。
5.MSP430系列單片機(jī)對(duì)16位數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作效率最高。如：short、int、unsigned int類(lèi)型等。一般來(lái)說(shuō)，利用8位數(shù)據(jù)類(lèi)型可以節(jié)省數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，但這樣并不會(huì)減少程序代碼的存儲(chǔ)空間；而對(duì)于運(yùn)用32位數(shù)據(jù)類(lèi)型，由于MSP320系列的結(jié)構(gòu)并不直接支持，執(zhí)行的效率是較低的。
6.標(biāo)量自動(dòng)變量（scalar auto）通常分配在寄存器中，因此，只要有可能就應(yīng)該用auto類(lèi)型而不用static類(lèi)型。
7.函數(shù)的頭兩個(gè)參數(shù)是用寄存器傳送的，因此，將參數(shù)傳遞給函數(shù)時(shí)，用參數(shù)方式常比用static變量效率更高。
8.復(fù)制結(jié)構(gòu)和聯(lián)合數(shù)據(jù)類(lèi)型是開(kāi)銷(xiāo)很大的操作。應(yīng)該盡量避免在程序運(yùn)行中做結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的賦值操作，避免以結(jié)構(gòu)和聯(lián)合數(shù)據(jù)類(lèi)型作為函數(shù)的參數(shù)，避免讓函數(shù)返回結(jié)構(gòu)和聯(lián)合數(shù)據(jù)類(lèi)型。只要有可能，就應(yīng)該采用指向結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的指針來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的各種操作。
9.函數(shù)中聲明的無(wú)初值非標(biāo)量自動(dòng)變量(結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和數(shù)組等)，會(huì)在程序運(yùn)行中每次調(diào)用函數(shù)時(shí)作數(shù)據(jù)的復(fù)制操作。如果是常量，可以用static const存儲(chǔ)類(lèi)來(lái)避免發(fā)生這種情況。
此外，采用C程序調(diào)用匯編子程序的方法也是提高代碼效率的有效手段。

連接命令文件的作用
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使程序設(shè)計(jì)適合于用戶(hù)的目標(biāo)系統(tǒng)。每一個(gè)項(xiàng)目都需要一個(gè)包含目標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)器映射細(xì)節(jié)的連接命令文件。它的文件擴(kuò)展名為.xcl，可以用文本編輯器來(lái)瀏覽其內(nèi)容。
連接命令文件有基本相同的結(jié)構(gòu)。以MSP430F149C.xcl為例。文件中含有大量的注釋行，以增加可讀性。實(shí)際起作用的命令行并不多。
首先用-c命令將cpu類(lèi)型定義為MSP430
-cMSP430
然后用一系列-Z命令以定義編譯器使用的存儲(chǔ)器段，分別定義了數(shù)據(jù)、堆棧、信息、代碼、中斷向量等功能區(qū)域，命令如下：
-Z(DATA)UDATA0,IDATA0,ECSTR=0200-09FF
-Z(DATA)CSTACK#0200-0A00
-Z(CODE)INFO=1000-10FF
-Z(CODE)CODE,CONST,CSTR,CDATA0,CCSTR=1100-FFDF
-Z(CODE)INTVEC=FFE0-FFFF
再用-e命令定義適合用戶(hù)的應(yīng)用要求和空間限制的用于printf和scanf的底層輸入輸出函數(shù)，命令如下
-e_small_write=_formatted_write
-e_medium_read=_fomatted_read
最后，指明加載的C庫(kù)（運(yùn)行時(shí)間庫(kù)文件），以適應(yīng)不同CPU的差異，如是否含硬件乘法器等：
cl430ksm.r43
用戶(hù)可以直接從ICC430子目錄中選擇適合目標(biāo)系統(tǒng)的連接命令文件，但是，為了更好的適應(yīng)用戶(hù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，也可以自行編輯修改連接命令文件。

C430的配置
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〉〉設(shè)定目標(biāo)機(jī)型號(hào)的頭文件
根據(jù)目標(biāo)機(jī)型號(hào)（例如MSP430F149）在源文件開(kāi)始添加如下語(yǔ)句：
#include 'MSP430X14X.h'
這個(gè)文件包含具體MSP430目標(biāo)機(jī)器中特殊功能寄存器的地址說(shuō)明。在后續(xù)的代碼編寫(xiě)中就可以直接使用寄存器的名稱(chēng)。MSP430X14X.h文件的內(nèi)容可以在軟件的INC子目錄下找到。

1.存儲(chǔ)器的分配
通過(guò)連接命令文件，可以說(shuō)明目標(biāo)系統(tǒng)硬件環(huán)境中的ROM和RAM的地址。連接的選項(xiàng)規(guī)定：
*ROM區(qū)域用于存儲(chǔ)函數(shù)、常數(shù)和初始化值
*RAM區(qū)域用于存儲(chǔ)堆棧和變量
*非易失RAM區(qū)可以通過(guò)no_init類(lèi)型修飾符和存儲(chǔ)器#pragma編譯命令來(lái)說(shuō)明將駐留變量。編譯器將這種變量放在獨(dú)立的no_init段中。它的地址范圍由用戶(hù)在非易失RAM區(qū)中指定。程序運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)不對(duì)這些變量作初始化。

2.堆棧體積
默認(rèn)的是512Bytes，用了行命令:-Z(DATA)CSTACK+200

3.輸入輸出

*putchar和getchar是基礎(chǔ)函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)所有基于字符的I/O操作。為了使所有基于字符的I/O功能得以實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)必須用硬件環(huán)境提供的工具來(lái)定義這兩個(gè)函數(shù)。

*printf和sprintf函數(shù)使用名為_(kāi)formatted_write的通用格式化函數(shù)。ANSI標(biāo)準(zhǔn)版本_formatted_write
體積非常大，而它所提供的功能在不少應(yīng)用中并不需要。為了減少存儲(chǔ)器的開(kāi)銷(xiāo)，在標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)中提供了兩種可以替代的較小版本：
1)_medium_write
除了不支持浮點(diǎn)數(shù)之外，它與_formatted_write一樣。因此，如果使用%f,%g,%G,%e和%E說(shuō)明符將產(chǎn)生錯(cuò)誤。_medium_write比_formatted_write小得多。
2）_small_write
與_medium_write接近，但是對(duì)int類(lèi)型只支持%%,%d,%o,%c,%s和%x說(shuō)明符，并且不支持位域和精度參數(shù)。_small_write大小約為_(kāi)formatted_write的10%—15%。
C430編譯器的默認(rèn)版本就是_small_write:-e_small_write=_formatted_write
要選擇完整的ANSI版本，可以刪除這一行。

*簡(jiǎn)化printf
有時(shí)為了支持特殊輸出格式的需求，或支持非標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備的需求，必須訂制特殊的輸出子程序。文件imwri.c中提供了高度簡(jiǎn)化的printf函數(shù)的源文件，其中不包含sprintf。這一源程序版本可以按照用戶(hù)要求加以修改，然后把編譯好的模塊加入庫(kù)中，代替原有的模塊。

*scanf和sscanf
與printf和sprintf相似，scanf和sscanf使用名為_(kāi)formatted_read的通用格式化函數(shù)。ANSI標(biāo)準(zhǔn)版本_formatted_read體積非常大，而它所提供的功能在不少應(yīng)用中并不需要。為了減少存儲(chǔ)器的開(kāi)銷(xiāo)，在標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)中同樣也提供了體積較小的版本：_medium_read。除了不支持浮點(diǎn)數(shù)之外，它與_formatted_read功能一樣，但是_medium_read比_formatted_read要小得多。
C430的默認(rèn)版本是_medium_read。

4.硬件與存儲(chǔ)器初始化
創(chuàng)建cstartup.r43的目標(biāo)模塊文件，然后用戶(hù)應(yīng)當(dāng)在連接命令文件中使用下列命令，使XLINK引用用戶(hù)定義的CSTARTUP模塊來(lái)代替庫(kù)中的模塊：
-A cstartup
-C library
在Workbench中，可以將修改后的cstartup文件加到用戶(hù)的項(xiàng)目中，并在連接命令文件中的library之前加上-C命令。

其它關(guān)鍵詞
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目標(biāo)(target) 組(group) 源文件(source file)
硬件乘法器(hardware multiplier) 硬件仿真器(flash emulation tool)
軟件模擬調(diào)試(simulator) 硬件斷點(diǎn)（全速）/虛擬斷點(diǎn)(virtual breakpoint)（單步）/系統(tǒng)斷點(diǎn)