AN60486 PSoC 1 M8C ImageCraft C Code Optimization (Chinese).pdf

AN60486
PSoC® 1 M8C ImageCraft C 代码优化
作者:Archana Yarlagadda
相关项目:无
相关器件系列:CY8C2xxxx(所有 PSoC 1 器件)
软件版本:PSoC Designer™ 5.4
相关应用笔记:AN75320、AN60630、AN2017
若有任何问题,或需要得到本应用笔记的相关帮助,请通过 [email protected] 邮箱联系本文作者。
AN60486 展示了如何对 PSoC 1 C 代码进行优化,使其执行速度更快、编写更简洁,同时还介绍了能够帮助您优化代码的
各种 PSoC Designer 项目设置和 ImageCraft 编译器设置。此外,本文档还提供了一些能够有效编码的指南。本应用笔记假
设您已经熟悉 PSoC 1、PSoC Designer 集成设计环境(IDE)和 C 编程语言。相关的指导内容,请参考 AN75320 —
PSoC 1 入门。
目录
简介
简介 ................................................................................... 1
您可以通过多种方法减少 PSoC Designer 项目中使用的闪
存(ROM)空间。这样,有时您便可以使用更小的 PSoC
器件,从而降低成本。
项目级优化 ........................................................................ 2
第一种设置:可重定位代码的开始地址......................... 2
第 2 种设置:配置初始化 .............................................. 3
第 3 种 设置: Sublimation ( 净 化) 和 Condensation
(缩聚)选项 ................................................................ 4
第 4 种设置:Treat const as ROM(将常量视为 ROM)
与 Treat const as RAM(将常量视为 RAM)选项 ........ 6
ImageCraft 专业版编译器选项 ........................................... 6
提示和指南 ........................................................................ 6
指南 1:避免在中断服务子程序中调用函数 .................. 6
指南 2:限制数学函数 .................................................. 8
指南 3:使用数组索引和指针 ..................................... 10
指南 4:使用 switch 语句和 If-Else 语句 ..................... 11
指南 5:将部分代码写入汇编器中 .............................. 12
PSoC Designer 提供了 ImageCraft 编译器的标准版本。您
同样可以通过 ImageCraft 网站购买具有更多优化功能的专
业版本。本应用笔记中包含的代码段适用于这两种编译器。
本文档所用的示例是通过标准版本编译而成;而使用专业版
本可获得的其他优化功能,我们也进行了介绍。
要使用本文档中说明的技术,您应该了解如何开发和构建
PSoC Designer 项目,并具备 C 编程语言的基础知识。请
参考 AN75320,了解 PSoC 1 入门。
开发 PSoC Designer 项目时,如果想要知道该项目占用了
多少 ROM 空间,可以在 Output(输出)状态窗口中的
Build(构建)选项卡查看,如图 1 中所示。在该示例中,
所占用的代码空间为 543 个字节。
指南 6:在 PSoC 1 中的位操作 .................................. 12
指南 7:计算 C 代码闪存的使用率和执行时间 ............ 13
结论 ................................................................................. 14
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PSoC 1 M8C ImageCraft C 代码优化
图 1. 显示 ROM 和 RAM 使用情况的 PSoC Designer 构建
信息
图 3. 可重定位的代码起始地址选择
下面各章节首先探讨项目级优化的各种设置,然后介绍一些
编码指南。
在文本框中输入的地址取决于启动代码的大小,您可以在映
射文件(.mp)中找到启动代码的大小,如图 4 所示。
项目级优化
您可以在 Project > Settings 下方找到 PSoC Designer 代
码优化设置。
图 4. PSoC Designer 中的映射文件
第一种设置:可重定位代码的开始地址
构建 PSoC Designer 项目时,ImageCraft 编译器将 C 文件
转换为汇编文件。然后,汇编程序将它们转换为可重定位的
目标文件。最后,链接器合并这些可重定位的目标文件,以
生成可执行的.hex 文件。
除了您的代码外,.hex 文件也包括自动生成的初始化代码
(启动代码)。随后便是一系列的 NOP 指令,这些指令能
够预留一些闪存字节,以备启动代码需要扩展。请参见图 2。
您可以强制将您的代码紧接在启动代码之后,从而节省闪存
空间。
图 2. PSoC Designer 项目的闪存映射图
Start
0x0000
BOOT
End
NOP
NOP
该映射文件显示了不同代码区域的起始地址和结束地址,如
图 5 所示。启动代码在“TOP”区域,而您的代码位于“lit”
区域。您可以将图 3 中所示的 Relocatable code start
address(可重定位的代码起始地址)设置为“TOP”区域
的结束地址,以便最有效地利用闪存空间。例如,默认的设
置是 0x190(“lit”区域的起始地址)。如果您将其更改为
0x151(“TOP”区域的结束地址),您的 ROM 可以增加
63 (0x190 – 0x151 = 0x3F)个字节。
Start
PROGRAM
CODE
End
通过 PSoC Designer,您可以选择 Project > Settings 来
指定代码段的起始地址。在所弹出的窗口中,请选择
“Linker”(链接器),如图 3 所示。
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图 7. 配置初始化选择
图 5. .mp 文件中的“lit”和“TOP”区域
图 8. 循环和直接写入方法的代码差异
如果将可重定位的代码起始地址设置为小于“TOP”的结
束地址,则系统将显示错误信息。例如,如果将该值设置为
0x150,而启动代码以 0x151 结束,则系统将显示错误信息,
如图 6 所示。
图 6. 可重定位的代码起始地址小于启动代码的大小时出现
的错误信息
第 2 种设置:配置初始化
代码优化的另一种方法是控制如何在启动时初始化 PSoC
寄存器。可以通过下面两种方法设置寄存器值:Loop(循
环)或 Direct write(直接写入),如图 7 所示。依次选择
Project > Settings , 然 后 在 出 现 的 窗 口 中 选 择 “Chip
Editor”(芯片编辑器)即可选中该选项。
从图 8 中可以看到,在每次寄存器写入时,Direct write 方
法(MOV reg[expr],expr = 3 字节)会比使用 Loop 方法
(addr,数值 = 2 字节)多占用一个字节。但是 Loop 方法
还包括占用 94 个字节的表格读取函数。因此,如果需要加
载超过 94 个寄存器(除最简单的 Designer 项目外,其他
项目通常是这种情况),则选择 Loop 方法占用的闪存空间
会更少。使用图 8 显示的配置来初始化的寄存器数量取决
于设计中使用的资源(用户模块)的数量。使用的资源越大,
被初始化的寄存器数量也会越多。因此,如果设计增加了许
多用户模块以节省闪存,且您愿意花一点时间来启动器件,
则请使用 Loop 方法。但是如果设计中没有太多的用户模块,
或需要快速启动器件,则应该选择 Direct write 方法。
采用 Loop 方法时,系统会创建一个包含寄存器地址和寄存
器值的表格,并借助一个函数将表格中的值写入到各自的地
址中。采用 Direct write 方法时,将直接完成寄存器的写操
作,每个寄存器一条 MOV 指令。
选定的方法会在自动生成的文件 PSOCConfigTBL.asm 中
编写。图 8 显示的是这两种方法的代码。
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图 11. 使用净化技术时的 ROM 使用情况
第 3 种设置:Sublimation(净化)和
Condensation (缩聚)选项
净化和缩聚是 ImageCraft 标准版提供的压缩技术。依次选
择 Project > Settings , 然 后 在 弹 出 的 窗 口 中 选 择
“Compiler”(编译器)即可设置这两个选项,如图 9 所
示。
图 9. Sublimation 和 Condensation 选项
如果所有用户模块 API 中的所有函数均用于项目中,则系
统将显示“no dead symbol found”(没有发现无效符号)
信息,如图 12 所示。
图 12. 使用净化技术时―no dead symbol found‖信息
Sublimation(净化)
当选择 Sublimation 选项时,编译器会清除用户模块 API
(接口代码)中未使用的函数,以节省闪存空间。
例如,您可以将 PGA 和 PWM 用户模块置于项目中,并为
这两个用户模块仅调用“Start”函数。如图 10 和图 11 所
示,通过清除这些用户模块 API 中的其他未使用函数,可
以节省 142 个字节的闪存空间。
图 10. 未使用净化技术时的 ROM 使用情况
Condensation(缩聚)
当选择 Condensation(缩聚)选项时,将生成一个针对项
目中重复出现的代码段的函数,且该代码的每个实例均被函
数调用所替换。在代码 1 显示的简单示例中,同一代码在
项目的不同位置上重复出现三次。使能缩聚功能时,该代码
的一个实例将转换为一个函数,无论该实例发生在什么位置,
都将被替换为该函数的函数调用,如图 13 所示。创建的所
有此类函数/程序都被置于代码的末端且位于 “<created
procedures>”标签之下,如图 13 所示。您可以看到,针
对代码 1 创建的程序正是从“<created procedures>”标签
开始的,因此,无论在什么位置使用该实例,实例都将被调
用 “<created procedures>” 标 签 的 指 令 所 替 换 。
“<created procedures>”标签下“0520”和“052B”位置
上的函数是项目中另两处重复代码,这些代码被转换成可调
用的函数。
代码 1
/* Instance one */
shadowRegs[PORT_2] |= 0x01;
PRT2DR = shadowRegs[PORT_2];
/* Instance two */
shadowRegs[PORT_2] |= 0x01;
PRT2DR = shadowRegs[PORT_2];
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图 14. .mp 文件中的“text”区域
/* Instance three */
shadowRegs[PORT_2] |= 0x01;
PRT2DR = shadowRegs[PORT_2];
图 13..lst 文件中针对代码 1 的缩聚
图 15. “text”区域代码小于 256 个字节的缩聚技术
图 16. 没有发现重复代码时的缩聚技术
图 17. 代码 1 的缩聚技术(代码 1 是一个较大项目的一部分,
该项目的 text 区域大于 256 个字节。)
通过 Condensation 选项,您可以节省大量 ROM 空间,如
图 17 所示。若想要对代码应用缩聚技术,“text”区域
(位于.mp 文件中,如图 14 所示)内的代码要超过 256 个
字节。如果“text”区域的代码小于 256 个字节,将会显示
如下信息:“program code in ‘text’ area too small for
worthwhile code compression”(‘text’区域中的程序代
码太小,不适合进行代码压缩)(图 15)。如果没有发现
任何能够进行缩聚的重复代码实例,将会显示如下信息:
“no worthwhile duplicate found”(没有发现适当的重复
代码)(图 16)。
注意: 虽然缩聚会明显降低 ROM 空间的使用量,但它会将
重复代码代替为函数调用,因此会增加程序执行的延迟。
注意: 图 15、图 16 和图 17 中显示的是针对不同代码的信
息,在缩聚代码过程中用于模拟不同的场景。
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第 4 种设置:Treat const as ROM(将常量视
为 ROM)与 Treat const as RAM(将常量视
为 RAM)选项
该选项(参考图 9)通过将常量保留在闪存(ROM)内减
少 RAM 的使用率;它并不是大幅降低闪存的使用率。大多
数项目都使用 Treat const as ROM 选项。Treat const as
RAM 选项主要用于与 ImageCraft 编译器先前版本的向后兼
容。
ImageCraft 专业版编译器选项
除了 ImageCraft 标准版编译器提供的优化选项外,
ImageCraft 专业版编译器还提供了其他几个选项,如图 18
所示。
提示和指南
下面的一些编码技术能够使您的固件更为有效。这些方法可
以与 PSoC Designer 项目和 PSoC 1 配合使用,且能够应
用于类似的 8 位处理器、IDE 和编译器中,比如 PSoC 3 和
PSoC Creator™。
指南 1:避免在中断服务子程序中调用函数
在编译中断服务子程序(ISR)的 C 代码时,ImageCraft
编译器把 ISR 将使用的所有虚拟寄存器(编译器用于存储
临时值的寄存器)压入堆栈。如果 ISR 代码中包括函数调
用,则编译器无法识别哪些寄存器将被调用的函数修改。
ImageCraft C 编译器最多使用 15 个虚拟寄存器,以在堆栈
中存储临时数据。
在 RAM 超过 256 个字节的 PSoC 芯片中,4 个页面指针也
与这 15 个虚拟寄存器一同存储和恢复。代码 2 中的示例不
需要编译器保存任何虚拟寄存器(图 19)。如
图 18. ImageCraft 专业版编译器选项
代码 3 所示,当使用函数调用执行同一功能时,需要使用
额外的 15 个虚拟寄存器,如图 20 所示。每个存储器需要
以下 6 个字节,分别是 MOV [2 个字节] + PUSH [1 个字节]
+ POP [1 个字节] + MOV [2 个字节]。
代码 3 需额外使用 90 个字节,由于有很多 MOV/PUSH 指
令,ISR 执行会出现延迟或需要更长时间。
代码 2
BYTE bVar1;
#pragma interrupt_handler
SleepTimerHandler;
ImageCraft 标准版中提供的 Sublimation 和
Condensation 选项分别相对应于 ImageCraft 专业版中的
Eliminate unused user module APIs(消除未使用的用
户模块 API)和 Enable code compression (使能代码压
缩功能)。
void SleepTimerHandler(void)
{
bVar1 = 1;
}
图 19. 为 ISR 生成的代码(代码 2)(无调用函数)
ImageCraft 专 业 版 还 提 供 了 Eliminate user unused
functions(消除用户未使用的函数),当用户的项目非常
庞大且很难找到用户未使用的函数时,该选项非常有用。简
单的示例是项目的版本;未使用的 API 可能仍然保留在代
码中,占据了 ROM 空间。勾选该选项后,编译器会确保将
这类未使用的 API 从代码中清除,以便将省出的 ROM 空间
供其他代码使用。
ImageCraft 专业版还提供另一个选项,即 Optimize for
speed(优化代码的运行速度)。勾选该选项时,代码将经
过编译实现更快的执行速度。ROM 的使用率可增加或减少,
具体取决于优化被应用于哪个位置。例如,代码中较小的循
环被扩展为顺序指令,这样便提高 ROM 的使用率。冗余的
分配或传送操作被移除,这样便降低 ROM 的使用率。
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代码 3
图 20. 为 ISR 生成的代码(代码 3)(调用函数)
BYTE bVar1;
void TestFunc()
{
bVar1 = 1;
}
#pragma interrupt_handler
SleepTimerHandler;
void SleepTimerHandler(void)
{
TestFunc();
}
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图 21. 代码 4 的 ROM 使用情况
指南 2:限制数学函数
在许多情况下,C 编译器将通过内联汇编代码执行简单的数
学计算。然而,对于复杂的计算,编译器可能向您的代码中
添加一个或多个数学库函数。这样操作的优势可能不会立即
被体会到。根据运算和变量类型,即使是‘+’、‘-’、
‘*’、‘/’、‘%’、‘>’和‘<’等简单的 C 语言运算
符也需要库函数才能实现。
尽管库函数非常有效而且实用,但是它们会占用您无法预计
的大量代码空间。在许多情况下,通过谨慎地管理代码中的
数据类型和运算,您可以避免过度使用库函数。
当程序使用整数算术运算符时,根据使用的变量大小和类型
(8、16 或 32 位,有符号数或无符号数)添加数学库函数。
有关不同函数所用字节数的详细信息,请依次选择 Help >
Documentation > Designer Specific Documents 查看
Libraries User Guide(库用户指南)。
基础的算术函数(即最常用的函数)包括整数的加、减和移
位。当使用其他运算(如乘法)时,针对这些运算的代码也
包含在内。
代码 5
unsigned int iTest1, iTest2;
void main(void)
{
iTest1 = (iTest2 << 1) + iTest2;
}
图 22. 代码 5 的 ROM 使用情况
位移叠加法取代乘法或除法
位移位叠加法等技巧取代无符号整数的乘法或除法,从而节
省代码空间。在无符号整数中,单一按位右移等于除以 2,
而左移等于乘以 2。如下面的代码 5 所示,通过使用位移叠
加法,您可以避免使用乘法和除法库函数。
在以下输出相同结果的两个代码段中,执行代码 4 比执行
代码 5 多使用 55 个字节,如图 21 和图 22 所示。这个差别
是由于向代码中添加了一个“__mul16”函数。
代码 4
unsigned int iTest1, iTest2;
void main(void)
{
iTest1 = iTest2 *3;
}
避免幂函数
幂函数也会添加数学库函数。可以将幂运算简化为乘法或除
法运算,例如:42 = 4 × 4。 正如前面部分所阐述的内容,
乘法或除法运算可以使用移位叠加法来实现。这样,对于有
少量幂函数的程序,通过尽可能将幂函数简化为移位叠加法
来进行运算,您可以节省程序的代码空间。
避免浮点运算
使用 8 位处理器的浮点运算几乎始终需要库函数。除了基
本数学运算函数外,舍入、归一化和检查特殊条件等效用函
数也会被添加到代码中。请参考算术库用户指南,了解有关
浮点运算的更详细信息。为了使您能够进行估算,请参考下
面浮点函数所需的代码空间(同样可以在算术库用户指南中
找到):
比较(*_fpcmp) = 109 – 125 个字节
加(*_fpadd) = 461 – 478 个字节
减(*_fpsub) = 468 – 485 个字节
乘(*_fpmul) = 406 – 558 个字节
除(*_fpdiv) = 432 – 449 个字节
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浮点数学函数将整数数学库作为基础使用。这指的是,使用
浮点运算时也需要整数数学库。如果变量的范围已知,可以
将变量调整为直接使用整数运算,从而代替浮点运算。
图 24. 代码 7 的 ROM 使用情况
例如,在以下两个代码段中,已知的变量范围是小数点后两
位。因此,如果您将所有浮点数乘以 100,您便可以使用整
数运算来代替浮点运算。在下面示例中,代码 7 中的整数
运算法比代码 6 中的等效浮点运算少占用 761 个字节,如
图 23 和图 24 所示。
代码 6
int iTest2, iTest3;
float fTest1;
void main(void)
{
fTest1 = iTest2 * 2.42;
if(fTest1 > 7.5)
{
iTest3 = 2;
}
else
{
iTest3 = 1;
}
}
图 23. 代码 6 的 ROM 使用情况
使用查找表(LUT)取代计算
有时候,使用查找表(LUT)取代计算效果更高。这里存在
多个权衡因素,比如:速度、精度和代码空间。您的选择取
决于应用的类型。
例如,AN2017 – PSoC 1 通过热敏电阻测量温度中的项目
提供了浮点算法和 LUT 方法两个选项。在该项目中,使用
LUT 取代浮点运算可节省 4187 个字节的存储器空间(使用
查询表时会占用 3779 个字节,而使用浮点方程时会占用
7966 个字节),但精度会有所降低。
维护数据类型的一致性
当选择变量的数据类型时,请选择该函数所需的最小数据类
型。例如,如果变量的最大值不超过 256,则选择的单位应
该是 BYTE(字节)而不是 int(整型)。同样,在适用情
况下,选择无符号的变量而不是有符号的变量。例如,请参
考代码 4 如果在程序中变量“iTest1”和“iTest2”都不超
过 255,则可将其声明为“unsigned char”(无符号字符)
而非“unsigned int”(无符号整数),如代码 8 所示。 图
25 显示的是 ROM 的使用情况。代码 8 比代码 4 少占用了
84 个字节。
代码 8
代码 7
int iTest1, iTest2, iTest3;
void main(void)
{
iTest1 = iTest2 * 242;
if(iTest1 > 750)
{
iTest3 = 2;
}
else
{
iTest3 = 1;
}
}
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unsigned char cTest1, cTest2;
void main(void)
{
cTest1 = cTest2 *3;
}
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代码 9
图 25. 代码 8 的 ROM 使用情况
typedef struct
{
int iData;
BYTE bData;
}sData;
typedef struct
{
sData myArray[10];
}sArray;
sArray myTest;
sData* myPtr;
如果您知道有符号变量的正负范围,可以使变量偏移至正值,
并使用无符号的数学函数。同样,如果预计变量的值为–10
到+10 之间,则使变量偏移 10,这样便可以使代码 0 对应
–10,代码 20 对应+10。
void main(void)
{
myPtr = myTest.myArray;
myPtr->iData = 100;
}
从代码空间的角度来说,类型转换占用的空间非常大,因此,
您需要维护所用数据类型的一致性。如果您必须在程序中使
用类型转换,那么可以通过变量类型转换来使用相同的数学
库,从而节省数学库的代码空间。
图 26. 代码 9 的 ROM 使用情况
指南 3:使用数组索引和指针
在数组索引法中,ImageCraft 直接使用索引访问每个地址。
由于地址保持不变,因此无需计算。在使用指针访问的情况
下,每次访问都是以指针变量为基础。因此,编译器必须执
行更多的计算,才能获取地址。
如果重复使用这种访问方法,访问类型的差别导致存储器使
用率的极大差异。
例如,考虑以下两个代码示例。代码 9 比代码 10 所占用 25
个字节,如图 26 和图 27 所示。因此,仔细观察使用的访
问方法类型(数组索引还是指针)对于代码优化至关重要。
访问类型和变量类型中存在大量的差异。关键要确保地址是
常量,在这种情况下,编译器会直接替换地址。当运行过程
中必须计算地址时,编译器可使用更多的代码空间。一般情
况下,从代码空间的角度来说,使用“->”运算符占用的空
间更大。
代码 10
typedef struct
{
int iData;
BYTE bData;
}sData;
typedef struct
{
sData myArray[10];
}sArray;
sArray myTest;
sData* myPtr;
void main(void)
{
myTest.myArray[1].iData = 100;
}
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图 28. 代码 11 的 ROM 使用情况
图 27. 代码 10 的 ROM 使用情况
代码 12
指南 4:使用 switch 语句和 If-Else 语句
要实现 case 决策,您可以使用 switch 语句或 if-else 语句。
这两种语句之间的不同在于,switch 语句始终进行 16 位比
较,而 if-else 语句是根据变量类型进行比较。如果是单字
节变量(BYTE),与 switch 结构相比,ImageCraft 编译
器使用 if-else 结构生成的代码效率更高。这是因为 8 位比
较比 16 位比较需要的代码空间少。
Switch 语句使用 9 个额外的字节,外加每个 case 的 5 个字
节。例如,代码 11 中显示的带有默认字句的 4 种 case 的
switch 语句比等效代码 12 多占用(9 + 4 × 4)= 25 个字节,
如图 28 和图 29 所示。
代码 11
BYTE bTest1, bTest2;
void main(void)
{
switch(bTest1)
{
case 4:
{
bTest2 =
break;
}
case 3:
{
bTest2 =
break;
}
case 2:
{
bTest2 =
break;
}
default:
{
bTest2 =
}
}
}
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1;
BYTE bTest1, bTest2;
void main(void)
{
if(bTest1 == 4)
{
bTest2=1;
}
else if(bTest1 == 3)
{
bTest2 = 2;
}
else if(bTest1 ==2)
{
bTest2 = 3;
}
else
{
bTest2=4;
}
}
图 29. 代码 12 的 ROM 使用情况
2;
3;
4;
如果 case 决策针对的是双字节变量(WORD),两种表达
式得出的代码大小几乎相同。
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指南 5:将部分代码写入汇编器中
指南 6:在 PSoC 1 中的位操作
在汇编器中写入程序可避免编译器解译,从而实现全面的用
户优化。但是在汇编器中写入完整的程序非常繁琐复杂,因
此只将部分代码转换为汇编语言便可以优化代码的大小和性
能。请考虑代码 11,参考汇编语言的“bTest2”变量,如
代码 13 所示。代码 13 比代码 11 少占用 12 个字节,如图
30 所示。
在 PSoC 1 中,不会定义任何“bit”(位)变量的数据类型。
要想进行变量的(各)位操作,可以使用一个掩码和逻辑运
算符,或直接将数值分配给该变量。根据操作的要求,掩码
可以是一个常量。代码 14 和代码 15 显示了如何在一个变
量中进行(各)位的操作。
代码 13
代码 14
BYTE bTest1, bTest2;
void main(void)
{
switch(bTest1)
{
case 4:
{
asm("MOV
break;
}
case 3:
{
asm("MOV
break;
}
case 2:
{
asm("MOV
break;
}
default:
{
asm("MOV
}
}
}
BYTE bTest1, bTest2, bTest3;
void main(void)
{
/* To set first, sixth and eighth bit
of the variable */
bTest1 = (0xA1);
[_bTest2], 0x1");
/* To clear the second and
seventh bits the variable */
bTest2 = bTest2 & (0xBD);
[_bTest2], 0x2");
/* To invert the second, fifth and
eighth bits in the variable */
bTest3 = bTest3 ^ (0x92);
the
}
[_bTest2], 0x3");
[_bTest2], 0x4");
图 30. 代码 13 的 ROM 使用情况
如果变量具有一个以上的位定义,并且必须进行一位或多个
位的操作而不影响变量中的其他位,那么请使用逻辑运算符
来进行位操作。这些操作使用 XOR、AND 和 OR 指令。 代
码 14 的相应.asm 代码在(通过依次选择 Workspace >
Output Files 的)<projectname>.lst 文件中生成,如下所
示。
/* To set first, sixth and eighth bit
of the variable */
bTest1 = bTest1 | (0xA1);
__text_start|_main|_main:
62 D0 00 MOV
REG[0xD0],0x0
2E 03 A1 OR
[bTest1],0xA1
/* To clear the second and the
seventh bits the variable */
bTest2 = bTest2 & (0xBD);
62 D0 00 MOV
REG[0xD0],0x0
26 02 BD AND
[bTest2],0xBD
/* To invert the second, fifth and
eighth bits in the variable */
bTest3 = bTest3 ^ (0x92);
62 D0 00 MOV
REG[0xD0],0x0
51 04
MOV
A,[bTest3]
31 92
XOR
A,0x92
53 04
MOV
[bTest3],A
address: 8F FF
JMP
address
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PSoC 1 M8C ImageCraft C 代码优化
注意: 指令 MOV REG[0xD0],0x0 用于设置
“bTest1/bTest2/bTest3”全局变量的 RAM 页码。
如果变量的大小为单比特,或正在对变量中定义的所有位同
时进行分配/位操作,则请使用直接分配方法来实现,如代
码15所示。此时会使用MOV指令,它比XOR、AND和OR
指令快一个周期。
注意: 要想知道某一指令需要使用来执行操作的周期数,请
依 次 选 择 Help > Documentation > Compiler and
Programming Documents,参考 PSoC Designer 中“附
录 A5. 指令集总结”的汇编语言用户指南部分。
指南 7:计算 C 代码闪存的使用率和执行时间
当需要考虑代码存储器的使用量和程序执行的时间时,掌握
某个函数或代码段所占用的闪存空间大小以及执行时间,对
手动优化代码是十分有用的。
要确定某个函数的代码大小,请参考 Workspace >
Output Files 中的<projectname>.mp 文件。.mp 文件提供
了有关代码区域所占用的代码存储器空间以及在该区域中所
定义的函数/常量的详细信息。该文件还提供了 RAM 区域被
使用的详细情况,以及这些区域中所定义的全局变量地址,
如图 31 所示。
图 31..mp 文件中的地址和存储器详情
代码15
BYTE bTest1, bTest2;
void main(void)
{
/* To clear the first and the second
bits and set the third bit of a three
bits variable */
bTest1 = 0x04;
/* To invert the variable */
bTest2 = ~ (bTest2);
}
相应的.asm代码如下显示:
BYTE bTest1, bTest2;
void main(void)
{
/* To clear the first and the second
bits and set the third bit of a three
bits variable */
bTest1 = 0x04;
__text_start|_main|_main:
62 D0 00 MOV
REG[0xD0],0x0
55 02 04 MOV
[bTest1],0x4
/* To invert the variable */
bTest2 = ~ (bTest2);
62 D0 00 MOV
REG[0xD0],0x0
}
51 03
73
53 03
address:
MOV
A,[bTest2]
CPL
A
MOV
[bTest2],A
8F FF
JMP
address
注意: 指 令 MOV REG[0xD0],0x0 用 于 设 置 变 量
“bTest1/bTest2”的 RAM 页码。
www.cypress.com
注意: 欲了解有关代码/RAM 区域的详细信息,请参考 《C
语言编译器用户指南》中第 6.9 部分,以及《汇编语言用户
指南》中第 5.1 部分。
要确定某个函数的代码大小,请在.mp 文件中搜索该函数名
称。如果在自定义区域中尚未取代该函数,那么用户定义的
所有函数均默认位于“text”(文本)代码区域内(图 32)。
图 32 显示的是代码 16 中定义的“main”、“function1”
和“function2”的起始地址。要想确定“main”的代码大
小 , 请 使 用 “main” 的 地 址 减 去 下 面 函 数 ( 这 里 是
“function1”)的地址。“main”的大小为 55 个字节(
0x034E – 0x0317 = 0x0037),“function1”的大小为 9 个
字节(0x0357 – 0x034E = 0x0009),“function2”的大
小为 9 个字节(0x0360 – 0x0357 = 0x0009)。
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while (1)
{
}
address: 8X XX
代码 16
int bTest;
void main(void)
{
bTest = ++bTest;
}
JMP
address
执行JMP指令需要5个CPU周期。如果CPU时钟频率为24
MHz,则执行JMP指令会需要:
1
void function1(int a)
{
a++;
return;
}
5 × 24 µ = 0.208 µ
在该速率下,CPU每0.208 µs执行一条(JMP)指令,即其
速度为(1/0.208) = 4800万条指令每秒。
void function2(int b)
{
b--;
return;
}
示例2:
请参考下面示例作为简单的加法。
void main(void)
{
BYTE bTest1, bTest2;
while(1)
{
bTest1 = bTest1 + bTest2;
}
}
图 32. 使用.mp 文件计算闪存的使用情况
相应的.asm代码如下显示:
若要计算代码执行的时间,您必须知道各条指令的执行时间。
要 想 知 道 各 条 指 令 的 执 行 时 间 , 请 依 次 选 择 Help >
Documentation > Compiler and Programming
Documents,参考 PSoC Designer 中―附录 A5. 指令集总
结 ‖ 的 汇 编 语 言 用 户 指 南 部 分 。 列 表 中 的 “CPU clock
cycles”(CPU 时钟周期)列提供了执行指令所需的 CPU
时钟周期数。通过将该值乘以 CPU 周期,可得到一条指令
的执行时间。下面各示例显示了计算不同代码的执行时间的
方法。
BYTE bTest1, bTest2;
while(1)
{
bTest1 = bTest1 + bTest2;
address1: 52 01
MOV
A,[X+1]
address2: 05 00
ADD
[X+0],A
}
address3: 8X XX
JMP
address1
执行先前代码总共需要6(MOV) + 8(ADD) + 5(JMP
) = 19个时钟周期。这样,平均需要19/3 = 6.33个周期来
执行每一条指令。如果CPU时钟频率为24 MHz,则执行整
个代码会需要:
19
示例 1:如下使用一个空白的“while (1)”循环。
void main(void)
{
while (1)
{
}
}
空白“while (1)”循环的相应.asm 代码在
<projectname>.lst 文件中生成,具体如下:
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24,000,000
 = 0.792 µ
按照该频率,CPU在每0.792/3 = 0.264 µs执行一条指令,
即(1/0.264) = 3790万条指令一秒。
结论
这些指南能够帮助您优化代码。其中,一些指南专门针对
ImageCraft 编译器,而一些指南则普遍使用。在固件开发
期间和后续工作中,遵循这些建议有助于优化代码空间。所
有代码段都在 CY8C28xxx 器件和 ImageCraft 标准编译器
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PSoC 1 M8C ImageCraft C 代码优化
版本 7.0.5 中都经过了测试,并捕捉了屏幕快照。 其他
PSoC 1 器件得出的结果也与此类似。
遵照这些指南的同时,当操作更小闪存空间的器件时,在项
目开发期间关注代码大小的增加情况是很好的工作方法。一
旦代码空间出现大幅增加,请查看映射文件(图 4),以检
查最新的代码是否正在运行任何预料之外的函数。如果您熟
知引起闪存空间增加的代码的精确位置,优化代码便会更加
容易。
更多有关编译器和项目优化选项的详细信息,请参考
ImageCraft C 编译器指南和 ImageCraft 汇编语言指南。
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关于作者
姓名:
Archana Yarlagadda
职务:
应用工程师
背景信息:
赛普拉斯应用工程师,重点工作领域是
PSoC。
诺克斯维尔田纳西大学模拟超大规模集
成电路(VLSI)硕士学位
联系方式:
文档编号:001-82493 版本*A
[email protected]
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文档修订记录
文档编号:PSoC® 1 M8C ImageCraft C 代码优化 — AN60486
文档编号:001-82493
版本
ECN
变更者
提交日期
**
3730495
ZCLI
08/31/2012
本文档版本号为 Rev**,译自英文版 001-60486 Rev*B。
*A
4546205
SNYQ
10/20/2014
本文档版本号为 Rev*A,译自英文版 001-60486 Rev*E。
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变更说明
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