KEIL C51代碼優化詳細分析

閱讀了《單片機與嵌入式系統應用》2005年第10期雜誌《經驗交流》欄目的一篇文章《Keil C51對同一端口的連續讀取方法》(原文)後,筆者認爲該文並未就此問題進行深刻準確的分析 文章中提到的兩種解決方法並不直接和簡單。筆者認爲這並不是是Keil C51中不能處理對一個端口進行連續讀寫的問題,而是對Kei1 C51的使用不夠熟悉和設計不夠細緻的問題,所以特撰寫本文。

    本文中對原文提到的問題,提出了三種不一樣於原文的解決方法。每種方法都比原文中提到的方法更直接和簡單,設計也更規範。(無心批評,請原文做者見諒)

1 問題回顧和分析
    原文中提到：在實際工做中遇到對同一端口反覆連續讀取,Keil C51編譯並未達到預期的結果。原文做者對C編譯出來的彙編程序進行分析發現,對同一端口的第二次讀取語句並未被編譯。但惋惜原文做者並未分析沒有被編譯的緣由,而是匆忙地採用一些不太規範的方法試驗出了兩種解決辦法。
    對此問題,翻閱Keil C51的手冊很容易發現：KeilC51的編譯器有一個優化設置,不一樣的優化設置,會產生不一樣的編譯結果。通常狀況缺省編譯優化設置被設定爲8級優化,實際最高可設定爲9級優化：

1. Dead code elimination。 
2.Data overlaying。 
3.Peephole optimization。 
4.Register variables。 
5.Common subexpression elimination。 
6.Loop rotation。 
7.Extended Index Access Optimizing。 
8.Reuse Common Entry Code。 
9.Common Block Subroutines。 
    而以上的問題,正是因爲Keil C51編譯優化產生的。由於在原文程序中將外設地址直接按以下定義：
unsigned char xdata MAX197 _at_ 0x8000
    採用_at_將變量MAX197定義到外部擴展RAM 指定地址0x8000。所以,Keil C51優化編譯理所固然認爲重複讀第二次是沒有用的,直接用第一次讀取的結果就能夠了,所以編譯器跳過了第二條讀取語句。至此,問題就一目瞭然了。

2 解決方法
由以上分析很容易就能提出很好的解決辦法。
2．1 最簡單最直接的辦法
    程序一點都不用修改,將Keil C51的編譯優化選擇設置爲0(不優化)就能夠了。選擇project窗口的Target,而後打開「Options for Target」設置對話框,選擇「C51」選項卡,將「Code Optimiztaion」中的「Level」選擇爲「0:Costant folding」。再次編譯後,你們會發現編譯結果爲：
CLR MAXHBEN
MOV DPTR,#MAX197
MOVX A,@DPTR
MOV R7,A
MOV down8,R7
SETB MAXHBEN
MOV DPTR,#MAX197
MOVX A,@DPTR
MOV R7,A
MOV up4,R7
兩次讀取操做都被編譯出來了。

2．2 最好的方法
    告訴Keil C51,這個地址不是通常的擴展RAM,而是鏈接的設備,具備「揮發」特性,每次讀取都是有意義的。能夠修改變量定義,增長「volatile」關鍵字說明其特徵：
unsigned char volatile xdata MAX197 _at_ 0x8000；
    也能夠在程序中包含系統頭文件；「#include」,而後在程序中修改變量,定義爲直接地址：
#define MAX197 XBYTE[0x8000]
    這樣,Keil C51的設置仍然能夠保留高級優化,且編譯結果中,一樣兩次讀取並不會被優化跳過。

2 3 硬件解決方法
    原文中將MAX197的數據直接鏈接到數據總線,而對地址總線並未使用,採用一根端口線選擇操做高低字節。很簡單的修改方法就是使用一根地址線選擇操做高低字節便可。好比：將P2．0(A8)鏈接到原來P1．0鏈接的HBEN腳(MAX197的5腳)．在程序中分別定義高低字節的操做地址：
unsigned char volatile xdata MAX197_L _at_ 0x8000;
unsigned char volatile xdata MAX197_H _at_ 0x8100;
將原來的程序：
MAXHBEN =0;
down8=MAX197;//讀取低8位
MAXHBEN =1;
up4=MAX197;//讀取高4位
改成如下兩句便可
down8= MAX197_L;//讀取低8位
up4=MAX197_H;//讀取高4位

3 小結
    Keil C51通過長期考驗和改進以及大量開發人員的實際使用,已經克服了絕大多數的問題,而且其編譯效率也很是高。對於通常的使用．很難再發現什麼問題。筆者曾經粗略研究過一下Keil C51優化編洋的結果．很是佩服Keil C51設計者的智慧,一些C程序編譯產生的彙編代碼．甚至比通常程序員直接用匯編編寫的代碼還要優秀和簡練 經過研讀Kell C51編譯產生的彙編代碼．對提升彙編語言編寫程序的水平都是頗有幫助的。
    由本文中的問題能夠看出：在設計中遇到問題時．必定不要被表面現象矇蔽,不要急於解決，應該認真分析,找出問題的緣由．這樣才能從根本上完全解決問題。

 

附表:Keil C51中的優化級別及優化做用
級別	說明
0	常數合併：編譯器預先計算結果，儘量用常數代替表達式。包括運行地址計算。 優化簡單訪問：編譯器優化訪問8051系統的內部數據和位地址。 跳轉優化：編譯器老是擴展跳轉到最終目標，多級跳轉指令被刪除。
1	死代碼刪除：沒用的代碼段被刪除。 拒絕跳轉：嚴密的檢查條件跳轉，以肯定是否能夠倒置測試邏輯來改進或刪除。
2	數據覆蓋：適合靜態覆蓋的數據和位段被肯定，並內部標識。BL51鏈接/定位器能夠經過全局數據流分析，選擇可被覆蓋的段。
3	窺孔優化：清除多餘的MOV指令。這包括沒必要要的從存儲區加載和常數加載操做。當存儲空間或執行時間可節省時，用簡單操做代替複雜操做。
4	寄存器變量：若有可能，自動變量和函數參數分配到寄存器上。爲這些變量保留的存儲區就省略了。 優化擴展訪問：IDATA、XDATA、PDATA和CODE的變量直接包含在操做中。在多數時間不必使用中間寄存器。 局部公共子表達式刪除：若是用一個表達式重複進行相同的計算，則保存第一次計算結果，後面有可能就用這結果。多餘的計算就被刪除。 Case/Switch優化：包含SWITCH和CASE的代碼優化爲跳轉表或跳轉隊列。
5	全局公共子表達式刪除：一個函數內相同的子表達式有可能就只計算一次。中間結果保存在寄存器中，在一個新的計算中使用。 簡單循環優化：用一個常數填充存儲區的循環程序被修改和優化。
6	循環優化：若是結果程序代碼更快和有效則程序對循環進行優化。
7	擴展索引訪問優化：適當時對寄存器變量用DPTR。對指針和數組訪問進行執行速度和代碼大小優化。
8	公共尾部合併：當一個函數有多個調用，一些設置代碼能夠複用，所以減小程序大小。
9	公共塊子程序：檢測循環指令序列，並轉換成子程序。Cx51甚至重排代碼以獲得更大的循環序列。