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[资料] keil优化等级设置

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发表于 2014-1-8 10:48:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
keil优化等级设置



优化级别说明(仅供参考):
则其中的 Code Optimization    栏就是用来设置C51的优化级别。共有9个优化级别(书上这么写的),高优化级别中包含了前面所有的优化级别。现将各个级别说明如下:

0级优化:
1、 常数折叠:只要有可能,编译器就执行将表达式化为常数数字的计算,其中包括运行地址的计算。
2、 简单访问优化:对8051系统的内部数据和位地址进行访问优化。
3、 跳转优化:编译器总是将跳转延至最终目标上,因此跳转到跳转之间的命令被删除。
1级优化:
1、 死码消除:无用的代码段被消除。
2、 跳转否决:根据一个测试回溯,条件跳转被仔细检查,以决定是否能够简化或删除。
2级优化:
1、 数据覆盖:适于静态覆盖的数据和位段被鉴别并标记出来。连接定位器bL51通过对全局数据流的分析,选择可静态覆盖的段。
3级优化:
1、“窥孔”优化:将冗余的MOV命令去掉,包括不必要的从存储器装入对象及装入常数的操作。另外如果能节省存储空间或者程序执行时间,复杂操作将由简单操作所代替。
4级优化:
1、 寄存器变量:使自动变量和函数参数尽可能位于工作寄存器中,只要有可能,将不为这些变量保留数据存储器空间。
2、扩展访问优化:来自IDATA、XDATA、PDATA和CODE区域的变量直接包含在操作之中,因此大多数时候没有必要将其装入中间寄存器。
3、局部公共子式消除:如果表达式中有一个重复执行的计算,第一次计算的结果被保存,只要有可能,将被用作后续的计算,因此可从代码中消除繁杂的计算。
4、 CASE/SWITCH语句优化:将CASE/SWITCH语句作为跳转表或跳转串优化。
5级优化:
1、 全局公共子式消除:只要有可能,函数内部相同的子表达式只计算一次。中间结果存入一个寄存器以代替新的计算。
2、 简单循环优化:以常量占据一段内存的循环再运行时被优化。
6级优化:
1、 回路循环:如果程序代码能更快更有效地执行,程序回路将进行循环。
7级优化:
1、 扩展入口优化:在适合时对寄存器变量使用DPTR数据指针,指针和数组访问被优化以减小程序代码和提高执行速度。
8级优化:
1、 公共尾部合并:对同一个函数有多处调用时,一些设置代码可被重复使用,从而减小程序代码长度。
9级优化:
1、 公共子程序块:检测重复使用的指令序列,并将它们转换为子程序。C51甚至会重新安排代码以获得更多的重复使用指令序列。
当然,优化级别并非越高越好,应该根据具体要求适当选择。




Keil C51总线外设操作问题的深入分析
    阅读了《单片机与嵌入式系统应用》2005年第10期杂志《经验交流》栏目的一篇文章《Keil C51对同一端口的连续读取方法》(原文)后,笔者认为该文并未就此问题进行深入准确的分析 文章中提到的两种解决方法并不直接和简单。笔者认为这并非是Keil C51中不能处理对一个端口进行连续读写的问题,而是对Kei1 C51的使用不够熟悉和设计不够细致的问题,因此特撰写本文。
    本文中对原文提到的问题,提出了三种不同于原文的解决方法。每种方法都比原文中提到的方法更直接和简单,设计也更规范。(无意批评,请原文作者见谅)

1 问题回顾和分析
    原文中提到:在实际工作中遇到对同一端口反复连续读取,Keil C51编译并未达到预期的结果。原文作者对C编译出来的汇编程序进行分析发现,对同一端口的第二次读取语句并未被编译。但可惜原文作者并未分析没有被编译的原因,而是匆忙地采用一些不太规范的方法试验出了两种解决办法。
    对此问题,翻阅Keil C51的手册很容易发现:KeilC51的编译器有一个优化设置,不同的优化设置,会产生不同的编译结果。一般情况缺省编译优化设置被设定为8级优化,实际最高可设定为9级优化:

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。
    而以上的问题,正是由于Keil C51编译优化产生的。因为在原文程序中将外设地址直接按如下定义:
unsigned char xdata MAX197 _at_ 0x8000
    采用_at_将变量MAX197定义到外部扩展RAM 指定地址0x8000。因此,Keil C51优化编译理所当然认为重复读第二次是没有用的,直接用第一次读取的结果就可以了,因此编译器跳过了第二条读取语句。至此,问题就一目了然了。

2 解决方法
由以上分析很容易就能提出很好的解决办法。
2.1 最简单最直接的办法
    程序一点都不用修改,将Keil C51的编译优化选择设置为0(不优化)就可以了。选择project窗口的Target,然后打开“Options for Target”设置对话框,选择“C51”选项卡,将“Code Optimiztaion”中的“Level”选择为“0:Costant folding”。再次编译后,大家会发现编译结果为:
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
两次读取操作都被编译出来了。

2.2 最好的方法
    告诉Keil C51,这个地址不是一般的扩展RAM,而是连接的设备,具有“挥发”特性,每次读取都是有意义的。可以修改变量定义,增加“volatile”关键字说明其特征:
unsigned char volatile xdata MAX197 _at_ 0x8000;
    也可以在程序中包含系统头文件;“#include<absacc.h>”,然后在程序中修改变量,定义为直接地址:
#define MAX197 XbYTE
    这样,Keil C51的设置仍然可以保留高级优化,且编译结果中,同样两次读取并不会被优化跳过。

2 3 硬件解决方法
    原文中将MAX197的数据直接连接到数据总线,而对地址总线并未使用,采用一根端口线选择操作高低字节。很简单的修改方法就是使用一根地址线选择操作高低字节即可。比如:将P2.0(A8)连接到原来P1.0连接的HbEN脚(MAX197的5脚).在程序中分别定义高低字节的操作地址:
unsigned char volatile xdata MAX197_L _at_ 0x8000;
unsigned char volatile xdata MAX197_H _at_ 0x8100;
将原来的程序:
MAXHbEN =0;
down8=MAX197;//读取低8位
MAXHbEN =1;
up4=MAX197;//读取高4位
改为以下两句即可
down8= MAX197_L;//读取低8位
up4=MAX197_H;//读取高4位

3 小结
    Keil C51经过长期考验和改进以及大量开发人员的实际使用,已经克服了绝大多数的问题,并且其编译效率也非常高。对于一般的使用.很难再发现什么问题。笔者曾经粗略研究过一下Keil C51优化编洋的结果.非常佩服Keil C51设计者的智慧,一些C程序编译产生的汇编代码.甚至比一般程序员直接用汇编编写的代码还要优秀和简练 通过研读Kell C51编译产生的汇编代码.对提高汇编语言编写程序的水平都是很有帮助的。
    由本文中的问题可以看出:在设计中遇到问题时.一定不要被表面现象蒙蔽,不要急于解决,应该认真分析,找出问题的原因.这样才能从根本上彻底解决问题。

附表:Keil C51中的优化级别及优化作用 级别         说明
0         常数合并:编译器预先计算结果,尽可能用常数代替表达式。包括运行地址计算。
优化简单访问:编译器优化访问8051系统的内部数据和位地址。
跳转优化:编译器总是扩展跳转到最终目标,多级跳转指令被删除。
1         死代码删除:没用的代码段被删除。
拒绝跳转:严密的检查条件跳转,以确定是否可以倒置测试逻辑来改进或删除。
2         数据覆盖:适合静态覆盖的数据和位段被确定,并内部标识。bL51连接/定位器可以通过全局数据流分析,选择可被覆盖的段。
3         窥孔优化:清除多余的MOV指令。这包括不必要的从存储区加载和常数加载操作。当存储空间或执行时间可节省时,用简单操作代替复杂操作。
4         寄存器变量:如有可能,自动变量和函数参数分配到寄存器上。为这些变量保留的存储区就省略了。
优化扩展访问:IDATA、XDATA、PDATA和CODE的变量直接包含在操作中。在多数时间没必要使用中间寄存器。
局部公共子表达式删除:如果用一个表达式重复进行相同的计算,则保存第一次计算结果,后面有可能就用这结果。多余的计算就被删除。
Case/Switch优化:包含SWITCH和CASE的代码优化为跳转表或跳转队列。
5         全局公共子表达式删除:一个函数内相同的子表达式有可能就只计算一次。中间结果保存在寄存器中,在一个新的计算中使用。
简单循环优化:用一个常数填充存储区的循环程序被修改和优化。
6         循环优化:如果结果程序代码更快和有效则程序对循环进行优化。
7         扩展索引访问优化:适当时对寄存器变量用DPTR。对指针和数组访问进行执行速度和代码大小优化。
8         公共尾部合并:当一个函数有多个调用,一些设置代码可以复用,因此减少程序大小。
9         公共块子程序:检测循环指令序列,并转换成子程序。Cx51甚至重排代码以得到更大的循环序列。




优化论

谈到优化,其实很多人都哭笑不得,因为在一个C51软件工程师的生涯中,总要被KEIL的优化耍那么一次到几次。我被耍过,想必看着文章的你也被耍过,如果你回答说不,那只能说你写的C51程序不多!
看看KEILC的优化级别选项吧:


0-9共10个级别的优化,0是最低,9最高,一个普通的程序,设置最高级别和最低级别,编译后代码量有时会相差很远,以DX板DEMO程序为例,0级优化后是14K的CODE,9级优化后是10K的CODE,前后相差了4K。可见这个差别是多么的大。
事实上我们不需要知道对应的各个级别KEIL会如何优化你的程序或优化了些什么,我们只需要以一种严谨的态度去编写和对待你的程序就可以了。在我个人的观念中,程序在9级优化后依然能保持完美无误的运行,你才算了解KEIL的脾气。
好了,还是说点正点的:
有些人习惯整体程序都选择同一个优化级,事实上每个C文件都可以有独立的优化级别的:

在工作区右键选择你的模块(.C)然后选取Options for File xxx就会出现如下界面:


在C51选项中就可以选择优化级别和警告级别等东西了,被独立设置过的C文件会有特殊的标记的:


用以提醒你这个文件的编译处理并非默认设置!
如果你觉得模块优化都不够细的话,你可以考虑局部优化,也就是说对某个函数实行某个级别的优化。当你发现9级优化的时候某个函数总是变的不正常,但你又希望其它函数和程序段保持最高的简洁度,那么局部优化可以说是相当有用的了。在KEIL手册中有介绍这个功能:
#pragma OPTIMIZE(x) x就是你希望的优化级别,一般应用如下:

#pragma OPTIMIZE(6)
void FunA()
{
}
......
......

#pragma OPTIMIZE(9)
void Funb()
{
}

上面的意思就是说,在void FunA()到void Funb()之前的所有函数,包括FunA在内,都采用6级的优化,而从Funb开始直到之后,只要没碰上#pragma OPTIMIZE,都采用9级优化了。
OPTIMIZE还可以多一个参数,就是speed和size,
用法: #pragma OPTIMIZE(9,speed)或#pragma OPTIMIZE(5,size)
对应的就是9级优化,以速度为主,或5级优化,以空间最小为主。

4.StartUp.a51
在之前第一节的建立工程中就曾经提到过StartUp.a51这个东西了,就是在工程初建的时候有个对话框用于选择是否为工程添加这个a51文件。


其实这个文件给大家最最深刻的感觉就是:开机清空RAM。事实上它还有其他特别的用途的,例如初始化堆栈(很多人不知道KEILC一开始把堆栈设定为多少,事实上可以通过软件仿真的时候从这个文件找到答案),然后是再入函数的虚拟堆栈的设置,还有更高级一点的,bANK的初始化。
旧版本KEIL自动为每个工程默认添加相同的StartUp文件,后期的KEIL就有了上图的选择,如果选择添加,则会为每个工程添加一个独立的StartUp。用户可以通过手工改写StartUp.a51实现某些必要的上电初始化。例如最通常的:取消单片机开机清RAM功能!!
关于STARTUP的介绍,我建议大家看看以下的文章,它的解释非常详尽。

##################################

在实际使用时发现仿真时有写程序是白色的无法进行断点设置

搜索到的答案是优化等级过高,一些普通的程序被优化。

只得把优化程序等级降低。


发表于 2014-7-25 16:55:50 | 显示全部楼层
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