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        keil優化等級設置

        作者:佚名   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2014年09月01日   【字體:
        優化級別說明(僅供參考):
        則其中的 Code Optimization    欄就是用來設置C51的優化級別。共有9個優化級別(書上這么寫的),高優化級別中包含了前面所有的優化級別,F將各個級別說明如下:
        0級優化:
        1、 常數折疊:只要有可能,編譯器就執行將表達式化為常數數字的計算,其中包括運行地址的計算。
        2、 簡單訪問優化:對8051系統的內部數據和位地址進行訪問優化。
        3、 跳轉優化:編譯器總是將跳轉延至最終目標上,因此跳轉到跳轉之間的命令被刪除。
        1級優化:
        1、 死碼消除:無用的代碼段被消除。
        2、 跳轉否決:根據一個測試回溯,條件跳轉被仔細檢查,以決定是否能夠簡化或刪除。
        2級優化:
        1、 數據覆蓋:適于靜態覆蓋的數據和位段被鑒別并標記出來。連接定位器BL51通過對全局數據流的分析,選擇可靜態覆蓋的段。
        3級優化:
        1、“窺孔”優化:將冗余的MOV命令去掉,包括不必要的從存儲器裝入對象及裝入常數的操作。另外如果能節省存儲空間或者程序執行時間,復雜操作將由簡單操作所代替。
        4級優化:
        1、 寄存器變量:使自動變量和函數參數盡可能位于工作寄存器中,只要有可能,將不為這些變量保留數據存儲器空間。
        2、擴展訪問優化:來自IDATA、XDATA、PDATA和CODE區域的變量直接包含在操作之中,因此大多數時候沒有必要將其裝入中間寄存器。
        3、局部公共子式消除:如果表達式中有一個重復執行的計算,第一次計算的結果被保存,只要有可能,將被用作后續的計算,因此可從代碼中消除繁雜的計算。
        4、 CASE/SWITCH語句優化:將CASE/SWITCH語句作為跳轉表或跳轉串優化。
        5級優化:
        1、 全局公共子式消除:只要有可能,函數內部相同的子表達式只計算一次。中間結果存入一個寄存器以代替新的計算。
        2、 簡單循環優化:以常量占據一段內存的循環再運行時被優化。
        6級優化:
        1、 回路循環:如果程序代碼能更快更有效地執行,程序回路將進行循環。
        7級優化:
        1、 擴展入口優化:在適合時對寄存器變量使用DPTR數據指針,指針和數組訪問被優化以減小程序代碼和提高執行速度。
        8級優化:
        1、 公共尾部合并:對同一個函數有多處調用時,一些設置代碼可被重復使用,從而減小程序代碼長度。
        9級優化:
        1、 公共子程序塊:檢測重復使用的指令序列,并將它們轉換為子程序。C51甚至會重新安排代碼以獲得更多的重復使用指令序列。
        當然,優化級別并非越高越好,應該根據具體要求適當選擇。

        Keil C51總線外設操作問題的深入分析
            閱讀了《單片機與嵌入式系統應用》2005年第10期雜志《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)后,筆者認為該文并未就此問題進行深入準確的分析 文章中提到的兩種解決方法并不直接和簡單。筆者認為這并非是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致的問題,因此特撰寫本文。
            本文中對原文提到的問題,提出了三種不同于原文的解決方法。每種方法都比原文中提到的方法更直接和簡單,設計也更規范。(無意批評,請原文作者見諒)

        1 問題回顧和分析
            原文中提到:在實際工作中遇到對同一端口反復連續讀取,Keil C51編譯并未達到預期的結果。原文作者對C編譯出來的匯編程序進行分析發現,對同一端口的第二次讀取語句并未被編譯。但可惜原文作者并未分析沒有被編譯的原因,而是匆忙地采用一些不太規范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,不同的優化設置,會產生不同的編譯結果。一般情況缺省編譯優化設置被設定為8級優化,實際最高可設定為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,正是由于Keil C51編譯優化產生的。因為在原文程序中將外設地址直接按如下定義:
        unsigned char xdata MAX197 _at_ 0x8000
            采用_at_將變量MAX197定義到外部擴展RAM 指定地址0x8000。因此,Keil C51優化編譯理所當然認為重復讀第二次是沒有用的,直接用第一次讀取的結果就可以了,因此編譯器跳過了第二條讀取語句。至此,問題就一目了然了。

        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為0(不優化)就可以了。選擇project窗口的Target,然后打開“Options for Target”設置對話框,選擇“C51”選項卡,將“Code Optimiztaion”中的“Level”選擇為“0:Costant folding”。再次編譯后,大家會發現編譯結果為:
        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
        兩次讀取操作都被編譯出來了。

        2.2 最好的方法
            告訴Keil C51,這個地址不是一般的擴展RAM,而是連接的設備,具有“揮發”特性,每次讀取都是有意義的?梢孕薷淖兞慷x,增加“volatile”關鍵字說明其特征:
        unsigned char volatile xdata MAX197 _at_ 0x8000;
            也可以在程序中包含系統頭文件;“#include<absacc.h>”,然后在程序中修改變量,定義為直接地址:
        #define MAX197 XBYTE
            這樣,Keil C51的設置仍然可以保留高級優化,且編譯結果中,同樣兩次讀取并不會被優化跳過。

        2 3 硬件解決方法
            原文中將MAX197的數據直接連接到數據總線,而對地址總線并未使用,采用一根端口線選擇操作高低字節。很簡單的修改方法就是使用一根地址線選擇操作高低字節即可。比如:將P2.0(A8)連接到原來P1.0連接的HBEN腳(MAX197的5腳).在程序中分別定義高低字節的操作地址:
        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
        改為以下兩句即可
        down8= MAX197_L;//讀取低8位
        up4=MAX197_H;//讀取高4位

        3 小結
            Keil C51經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,并且其編譯效率也非常高。對于一般的使用.很難再發現什么問題。筆者曾經粗略研究過一下Keil C51優化編洋的結果.非常佩服Keil C51設計者的智慧,一些C程序編譯產生的匯編代碼.甚至比一般程序員直接用匯編編寫的代碼還要優秀和簡練 通過研讀Kell C51編譯產生的匯編代碼.對提高匯編語言編寫程序的水平都是很有幫助的。
            由本文中的問題可以看出:在設計中遇到問題時.一定不要被表面現象蒙蔽,不要急于解決,應該認真分析,找出問題的原因.這樣才能從根本上徹底解決問題。

        附表:Keil C51中的優化級別及優化作用 級別         說明
        0         常數合并:編譯器預先計算結果,盡可能用常數代替表達式。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:編譯器總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,以確定是否可以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確定,并內部標識。BL51連接/定位器可以通過全局數據流分析,選擇可被覆蓋的段。
        3         窺孔優化:清除多余的MOV指令。這包括不必要的從存儲區加載和常數加載操作。當存儲空間或執行時間可節省時,用簡單操作代替復雜操作。
        4         寄存器變量:如有可能,自動變量和函數參數分配到寄存器上。為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作中。在多數時間沒必要使用中間寄存器。
        局部公共子表達式刪除:如果用一個表達式重復進行相同的計算,則保存第一次計算結果,后面有可能就用這結果。多余的計算就被刪除。
        Case/Switch優化:包含SWITCH和CASE的代碼優化為跳轉表或跳轉隊列。
        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:如果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         公共尾部合并:當一個函數有多個調用,一些設置代碼可以復用,因此減少程序大小。
        9         公共塊子程序:檢測循環指令序列,并轉換成子程序。Cx51甚至重排代碼以得到更大的循環序列。

        優化論

        談到優化,其實很多人都哭笑不得,因為在一個C51軟件工程師的生涯中,總要被KEIL的優化耍那么一次到幾次。我被耍過,想必看著文章的你也被耍過,如果你回答說不,那只能說你寫的C51程序不多!
        看看KEILC的優化級別選項吧:

        0-9共10個級別的優化,0是最低,9最高,一個普通的程序,設置最高級別和最低級別,編譯后代碼量有時會相差很遠,以DX板DEMO程序為例,0級優化后是14K的CODE,9級優化后是10K的CODE,前后相差了4K?梢娺@個差別是多么的大。
        事實上我們不需要知道對應的各個級別KEIL會如何優化你的程序或優化了些什么,我們只需要以一種嚴謹的態度去編寫和對待你的程序就可以了。在我個人的觀念中,程序在9級優化后依然能保持完美無誤的運行,你才算了解KEIL的脾氣。
        好了,還是說點正點的:
        有些人習慣整體程序都選擇同一個優化級,事實上每個C文件都可以有獨立的優化級別的:
        在工作區右鍵選擇你的模塊(.C)然后選取Options for File xxx就會出現如下界面:

        在C51選項中就可以選擇優化級別和警告級別等東西了,被獨立設置過的C文件會有特殊的標記的:

        用以提醒你這個文件的編譯處理并非默認設置!
        如果你覺得模塊優化都不夠細的話,你可以考慮局部優化,也就是說對某個函數實行某個級別的優化。當你發現9級優化的時候某個函數總是變的不正常,但你又希望其它函數和程序段保持最高的簡潔度,那么局部優化可以說是相當有用的了。在KEIL手冊中有介紹這個功能:
        #pragma OPTIMIZE(x) x就是你希望的優化級別,一般應用如下:
        #pragma OPTIMIZE(6)
        void FunA()
        {
        }
        ......
        ......

        #pragma OPTIMIZE(9)
        void FunB()
        {
        }
        上面的意思就是說,在void FunA()到void FunB()之前的所有函數,包括FunA在內,都采用6級的優化,而從FunB開始直到之后,只要沒碰上#pragma OPTIMIZE,都采用9級優化了。
        OPTIMIZE還可以多一個參數,就是speed和size,
        用法: #pragma OPTIMIZE(9,speed)或#pragma OPTIMIZE(5,size)
        對應的就是9級優化,以速度為主,或5級優化,以空間最小為主。

        4.StartUp.a51
        在之前第一節的建立工程中就曾經提到過StartUp.a51這個東西了,就是在工程初建的時候有個對話框用于選擇是否為工程添加這個a51文件。

        其實這個文件給大家最最深刻的感覺就是:開機清空RAM。事實上它還有其他特別的用途的,例如初始化堆棧(很多人不知道KEILC一開始把堆棧設定為多少,事實上可以通過軟件仿真的時候從這個文件找到答案),然后是再入函數的虛擬堆棧的設置,還有更高級一點的,BANK的初始化。
        舊版本KEIL自動為每個工程默認添加相同的StartUp文件,后期的KEIL就有了上圖的選擇,如果選擇添加,則會為每個工程添加一個獨立的StartUp。用戶可以通過手工改寫StartUp.a51實現某些必要的上電初始化。例如最通常的:取消單片機開機清RAM功能!
        關于STARTUP的介紹,我建議大家看看以下的文章,它的解釋非常詳盡。
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        在實際使用時發現仿真時有寫程序是白色的無法進行斷點設置
        搜索到的答案是優化等級過高,一些普通的程序被優化。
        只得把優化程序等級降低。
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