51单片机的内存优化最常见的是以下两种" A' o7 G$ d/ s) o+ O/ s" m6 ]/ |
① 超过变量128后必须使用compact模式编译,实际的情况是只要内存占用量不超过 256.0 就可以用 small 模式编译4 W% h6 m2 b6 C0 k" _
② 128以上的某些地址为特殊寄存器使用,不能给程序用。与 PC 机不同,51 单片机不使用线性编址,特殊寄存器与 RAM 使用重复的重复的地址。但访问时采用不同的指令,所以并不会占用 RAM 空间。
# j, p: Q! {0 j" G+ s: A2 X ③是否把一些固定的代码存贮到了CODE区。如果把没变化的数据也存储到DATA去,就太浪费了!
' Q# Q' X: `/ l/ x 由于内存比较小,一般要进行内存优化,尽量提高内存的使用效率。
7 F: Y6 H1 D! z 以 Keil C 编译器为例,small 模式下未指存储类型的变量默认为data型,即直接寻址,只能访问低 128 个字节,但这 128 个字节也不是全为我们的程序所用,寄存器 R0-R7必须映射到低RAM,要占去 8 个字节,如果使用寄存组切换,占用的更多。
. I7 p- P& V* A# x 所以可以使用 data 区最大为 120 字节,超出 120 个字节则必须用 idata 显式的指定为间接寻址,另外堆栈至少要占用一个字节,所以极限情况下可以定义的变量可占 247 个字节。当然,实际应用中堆栈为一个字节肯定是不够用的,但如果嵌套调用层数不深,有十几个字节也够有了。
9 v u2 W% b, [/ {* h1 c2 ]# q' _ 为了验上面的观点,写了个例子
' X$ ~- F" p$ x4 D7 u #define LEN 120data UCHAR tt1[LEN];idata UCHAR tt2[127];void main(){ UCHAR i,j; for(i = 0; i 《 LEN; ++i ) { j = i; tt1[j] = 0x55; }} 可以计算 R0-7(8) + tt1(120) + tt2(127) + SP(1) 总共 256 个字节$ ~* X3 V( K4 Z; ~
keil 编译的结果如下:
# z+ `- g4 \& _! w Program Size: data=256.0 xdata=0 code=307 _& r# r9 z7 S: i B( m; ^6 l& x
creating hex file from “。\Debug\Test”。..1 `0 B9 F$ P& e, H7 x
“。\Debug\Test” - 0 Error(s), 0 Warning(s)。
z( h1 Y' w7 \! C+ o l8 r (测试环境为 XP + Keil C 7.5)" q! m7 A: I3 p K% u
这段代码已经达到了内存分配的极限,再定义任何全局变量或将数组加大,编译都会报错 107( ~2 K5 s4 L( B5 `* Q
这里要引出一个问题:为什么变量 i、j 不计算在内?
- H5 ~! |8 ~5 {2 B 这是因为 i、j 是局部变量,编译器会试着将其优化到寄存器 Rx 或栈。问题也就在这了,如果局部变量过多或定义了局部数组,编译器无法将其优化,就必须使用 RAM 空间,虽然全局变量的分配经过精心计算没有超出使用范围,仍会产生内存溢出的错误!
2 b1 m& y" J) P+ V1 d, { 而编译器是否能成功的优化变量是根据代码来的。
1 l: o0 H. j4 K9 V, C 上面的代码中,循环是臃肿的,变量 j 完全不必要,那么将代码改成! ?3 D/ p7 k2 G5 K' J" y& \$ T
UCHAR i;UCHAR j;for(i = 0; i 《 LEN; ++i ){ tt1 = 0x55;} 再编译看看,出错了吧!因为编译器不知道该如何使用 j,所以没能优化,j 须占 RAM 空间,RAM 就溢出了。(智能一点的编译器会自动将这个无用的变量去掉,但这个不在讨论之列了)。另外,对 idata 的定义的变量最好放在 data 变量之后,对于这一种定义
% e( A$ v+ n) W6 @ uchar c1;* M/ I3 V% k# U4 K5 R, G
idata uchar c2;
5 o# x9 c; E% G' E0 W uchar c3;
# f$ m/ G3 m0 S! q% l! [ 变量 c2 肯定会以间接寻址,但它有可能落在 data 区域,就浪费了一个可直接寻址的空间。/ v4 W# S1 v5 V! ]+ {
; ]* ]/ @! g* p3 S
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0 l# y. P$ |& [+ G$ {+ u
" c. j: A2 o1 ]' @: o4 `% f 变量优化一般要注意几点:
8 q) z: W: K$ _ ①让尽可能多的变量使用直接寻址,提高速度% ^4 q- B6 U' I+ b$ |! u* @9 Q
假如有两个单字节的变量,一个长119的字符型数组
6 L+ B, O4 M9 d/ L; X; U: o 因为总长超过 120 字节,不可能都定义在 data 区' G9 v3 C0 ?" T" \
按这条原则,定义的方式如下:# b U7 ~+ y0 g5 [9 V
ata UCHAR tab[119];$ N$ ~, M, t9 C" l; I& p
data UCAHR c1;- t A, L4 r+ R7 y r8 f
idata UCHaR c2;
' @+ J; x5 l; g- R: r9 v2 ?" K 但也不是绝的,如果 c1, c2 需要以极高的频率访问,而 tab 访问不那么频繁,则应该让访问量大的变量使用直接寻址:
. c6 m# e, k& j data UCAHR c1;
" d0 o) G; Y1 q: h data UCHaR c2;
w0 ^9 U- {0 `' e, m" w5 ] idata UCHAR tab[119];; w9 M2 p2 ~* q& H5 g
这个是要根据具体项目需求来确定的
1 ?; I' t9 e, D& X/ W; d8 n ②提高内存的重复利用率% V, B0 i4 R8 `+ t, z1 D' A
就是尽可能的利用局部变量,局部变量还有个好处是访问速度比较快- i0 h6 k" c8 }/ j* _5 s1 |5 y
由前面的例子可以看出,局部变量 i, j 是没有单独占用内存的
: q+ {2 z1 P7 [4 k3 P0 C 子程序中使用内存数目不大的变量尽量定义为局部变量
7 B) e" {( z! |* ^ ③对于指针数组的定义,尽可能指明存储类型, \1 H, n, [, r/ |0 S6 l5 _1 N+ ?8 K; @
尽量使用无符号类型变量2 A" N% ^. @/ x+ K) z9 h( g
一般指针需要一个字节额外的字节指明存储类型
4 r/ d+ K2 Z1 t; y+ V$ o1 t# j 8051 系列本身不支持符号数,需要外加库来处理符号数,一是大大降低程序运行效率,二是需要额外的内存
: _3 k0 l' e+ c9 S3 E( K1 p ④避免出现内存空洞6 A: h. ^6 P. {3 S
可以通过查看编译器输出符号表文件(.M51)查看7 d, m5 a2 V4 f# `( }7 W
对前面的代码,M51文件中关于内存一节如下:2 a& P; V: w, Q' |0 L6 \5 S- |
* * * * * * * D A T A M E M O R Y * * * * * * *- E/ |9 K f8 a t9 W
REG 0000H 0008H ABSOLUTE “REG BANK 0”
1 A# Q2 b0 G8 C2 `( c! Z& @ DATA 0008H 0078H UNIT ?DT?TEST
9 O S6 x( G O: R7 T- E% U IDATA 0080H 007FH UNIT ?ID?TEST
# v! o# V/ a0 F1 g6 _( |; P, T IDATA 00FFH 0001H UNIT ?STACK8 c) C+ K! T) D3 `' |
第一行显示寄存器组0从地址0000H开始,占用0008H个字节
1 Q+ y; U: N; M- A4 E 第二行显示DATA区变量从0008H开始,占用0078H个字节
. a: F P" Q" v* m0 z# a3 ]) ] 第三行显示IDATA区变量从0080H开始,占用007F个字节- z* w. k+ `) b* O2 e; r+ D# G4 T
第四行显示堆栈从00FFH开始,占0001H个字节6 f4 ?0 x, t9 O& r, s
由于前面代码中变量定义比较简单,且连续用完了所有空间,所以这里显示比较简单。变量定义较多时,这里会有很多行,如果全局变量与局部变量分配不合理,就有可能出现类似下面的行' o8 s+ S: Y3 J6 R
0010H 0012H *** GAP ***
$ S3 g0 m7 O( E# N 该行表示从0010H开始连续0012H个字节未充分利用或根本未用到,出现这种情况最常见的原因是局变量太多、多个子程序中的局部变量数目差异太大、使用了寄存器切换但未充分利用。- H# T9 k7 b3 f) ]0 _/ i
: h* Z: v' P2 v G/ f
7 Y+ b+ k) v& D- w7 D | . d2 C+ H0 Q1 D2 U/ l# X1 I
" {; W- C0 U/ h$ z; P( L" m- @9 C
5 y% p) Z3 N1 d) F
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