单片机程序之高效的位移操

近来，在制作一些家用的小电器，又在收集、学习智能家居和物联网方面的知识。紧接着网站又搬了一个新家，将近一个月没有码字了。这些好像都跟阿浩的做事效率有关，而这篇文章也是说效率的，但并不是说阿浩的效率如何的低，而是怎样让单片机执行更高效的代码。

说到这里，有人或许会反驳我：用汇编不就行了嘛？答案是肯定的。用汇编写程序，产生的代码精短，执行效率高，无可置疑。但是当你要写一个大型的程序，而对执行效率要求要高的话，选择C语言来写，具有优势。这种优势，就不在这大费口舌了。而下面介绍的几个方法，对你写出高效的C程序有一些帮助。

首先，必须知道的，一个C语言程序，最终是要编译成机器码给单片机执行的。也就是说，C语言将被编译器，“翻译”成汇编代码，然后编译成单片机最终的代码。以上理解了就好办，我们只需要让C语言写的代码，“翻译”成汇编代码会，代码行减少了，就说这种写法更高效。

一.高效的位移操作

我们在许多模拟串行通信中需要用到移位操作。
例如，IIC、SPI，1-Wire总线等等

这里以1-Wire总线读一个字节为例
unsigned char read_byte(void)
{
unsigned char i;
unsigned char value = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
if(read_bit())
value| = 0 x 01< delay(10); //等待总线时隙
}
return(value);
}[c]

这段代码是正确的，但编译后执行效率并不高。
而其实只要深入了解C和汇编之间的关系，写出高效的C代码，既有C的便利，又有汇编的效率。

下面对代码进行修改剖析：
1.for(i=0;i 解释一下：因为CPU判断一个数是否为0，只需要一条指令。比判断一个数多大要执行得快（需要3个指令）。

2.value|=0x01<>=1; //先右移一位，value最高位一定是0

if(read_bit()){
value|=0x80; //判断总线状态，如果是高，就把value的最高位置1
}[c]

这样写出来的代码变得极其高效，编译后基本就是汇编级的代码了。

二.位移操作，让计算更高效

使用单片机AD采集信号方面，通常做法是连续采集N次，然后求平均值。
一般为了MCU计算更为“方便”，采集次数推荐用8,16,32,64,128,256等次数，你懂的，这些数比较特殊。
这里以采样128次，然后求平均值为例。注：sampling()为外部采样函数。

unsigned int total;
unsigned char i,val;
for(i=0;i<128;i++)
{
total+=sampling();
}
val=total/128;[c]

以上代码是通常的写法，但是效率并不高，浪费资源。

改造进行
1.首先分析128这个数是0B10000000，发现其实第7位是1，其他位都为0，所以我们就可以判断第7位的状态来判断128次采样是否到了。
2.val=total/128 运用了除法运算，浪费资源，完全可以用右移的方法来代替（虽然有些编译器会将此类运算转换为位移运算，但写成移位的铁定没错）。
val=total/128等同于 val=(unsigned char)(total>>7);
但这并不完全高效，还再优化一下：
total>>7 还可以变通成(total<1)>>8,先左移动一位，再右移动8位，不就成了右移 7 位了么？ 因为位移1,4,8位的操作只需要一个指令。

unsigned int total;
unsigned char i=0
unsigned char val;
while(!(i&0x80)){ //判断 i 第7位，只需要一个指令。
total+=sampling();
i++;
}
val=(unsigned char)((total<1)>>8); //几个指令就代替了几十个指令的除法运算[c]

编译后的代码量居然可以减少一半，而运算速度可以提高几倍，再回头，就可以理解为什么采用次数要用推荐的一些特殊值了。