早前的專欄中曾討論過在許多情況下需要優(yōu)化的嵌入式系統(tǒng)的關鍵特征，包括系統(tǒng)時序、代碼大小、RAM使用率和能耗。雖然優(yōu)化每個特征通常要求不同的方法和技術，但開發(fā)人員在優(yōu)化嵌入式軟件時可以遵循幾個通用技巧。

　　技巧1—總是創(chuàng)建基準用于比較

　　創(chuàng)建基準用于比較優(yōu)化結果的必要性顯而易見，令人驚訝的是開發(fā)團隊常常在沒有任何基準的情況下匆忙開展優(yōu)化。基準測量很重要，因為每次優(yōu)化得到的改進會越來越小。舉例來說，第一遍能耗優(yōu)化可能有20%的改進，第二次有10%，第三次5%，以此類推。開發(fā)人員應了解這種趨勢，并將他們在系統(tǒng)中獲得的改進量化為輸入次數的函數。

　　技巧2—設定優(yōu)化目標

　　每一次優(yōu)化都比前一次需要更多的時間才能從系統(tǒng)中獲得極少量的改進。開發(fā)團隊需要仔細平衡他們的時間投入，并根據改進結果判斷是否值得花這么多時間。一味悶頭做事很容易沉迷，可能花了數周時間才認識到自己在優(yōu)化一個不再需要優(yōu)化的系統(tǒng)。因此在優(yōu)化開始之前，開發(fā)團隊應設定一個目標值，達到這個目標，就表示優(yōu)化結果對當前應用來說足夠好，優(yōu)化過程已經完成。

　　技巧3—使用正確的測量工具

　　如果沒有合適的測量工具，優(yōu)化一個系統(tǒng)是很困難的。舉例來說，如果不使用一種精確的方法來測量系統(tǒng)和微控制器的能耗，便很難完成能耗的優(yōu)化。開發(fā)人員經常無法區(qū)分這兩種不同的能量測量，他們試圖減少實際上無法再減少的微控制器能耗。

　　對性能優(yōu)化感興趣的開發(fā)人員可以看一看我在“親自動手：Segger系統(tǒng)查看工具”中介紹的Segger系統(tǒng)查看工具，這款工具對于了解哪些

　　函數正在獨占CPU非常有用。如果沒有能夠精確測量或可供開發(fā)人員查看系統(tǒng)行為的工具，那么在優(yōu)化系統(tǒng)時便抓不住重點。
 

 

　　技巧4—使用優(yōu)化工具

　　為了減小代碼大小或提高性能，嵌入式軟件的許多方面都可以優(yōu)化。一些情況下可以使用獨立的或附屬的工具鏈。Somnium DRT優(yōu)化器就是一種很好的優(yōu)化工具，可以與GCC一起用來優(yōu)化代碼大小、能量使用率和性能。

　　不過有時候外部工具可能不是必需的，只要選擇正確的工具鏈就足夠了。我最近寫了一篇題為《開源與商用編譯器》的文章，說明了這樣一個事實：在Coremark測試中，對于相同的微控制器和相同的測試條件，商用編譯器的得分總是高于GCC等開源編譯器。

　　技巧5—使用編譯器屬性和#pragma指令

　　我一般很不喜歡用#pragma指令或編譯器屬性。屬性和#pragma指令通常是不可移植的，改變編譯器可能會造成軟件缺陷。然而，在調整嵌入式軟件時，開發(fā)人員通常沒有選擇。使用屬性和#pragma指令可以提高速度，并能根據實際情況有選擇地優(yōu)化某個功能。基于這些理由，想要優(yōu)化軟件的開發(fā)人員應該熟悉屬性的使用，而且要閱讀《用C語言編寫可移植的優(yōu)化程序》，這樣他們才知道如何編寫出可移植的最優(yōu)程序，并且沒有負面影響。

　　技巧6—多做實驗

　　在優(yōu)化系統(tǒng)方面沒有一成不變的方法，開發(fā)人員不應該局限于任何一種特殊的技術。有時候學習和優(yōu)化系統(tǒng)的最好方法是嘗試各種實驗并分析其結果。

　　當我首次為了低功耗而優(yōu)化系統(tǒng)時，做了很多實驗，也出現(xiàn)了一些錯誤。通過實驗過程和所記錄的結果，我就能夠理解什么有用，什么沒用，以及做哪些事是在浪費資源和時間。如何最好地利用printf就是一個簡單的例子： 通過嘗試不同的驅動模型可以發(fā)現(xiàn)，很多方法都可以顯著提高開發(fā)人員使用printf時獲得的實時性能，而人們設想的結果通常遠好于真實結果。

　　技巧7—深入研究編譯器產生的指令

　　在資源特別有限的應用中，開發(fā)人員有時只需挽起袖子深入理解編譯器產生的指令。在將要執(zhí)行的三四個廣義指令間選擇三元操作符而不是if/else是有區(qū)別的，這很可能會導致應用程序崩潰。

　　雖然像C這樣的語言是標準的，但每種編譯器在優(yōu)化和產生機器指令時有少許差異。唯一現(xiàn)實的方法是檢查匯編語言，了解編譯器在做什么。

　　不同應用程序的優(yōu)化需求各不相同。小批量產生的應用程序也許根本不需要優(yōu)化;而對于另外一些應用程序，每個時鐘周期或每毫微安電流都很重要，則可能需要開發(fā)人員花大量時間從系統(tǒng)中榨出最后一點性能或能量。雖然每種系統(tǒng)都是不同的，但開發(fā)人員若熟記這些技巧，便為實現(xiàn)更高效的系統(tǒng)邁出了可喜的第一步。

　　小結分享

　　賽億方案十三年電子產品硬件及嵌入式軟件開發(fā)設計經驗，累計開發(fā)產品電子應用設計完成5000多個方案設計;目前為客戶提供理念超前的手機APP開發(fā)、智能家居系統(tǒng)、電子技術、電子線路設計、PCB設計、電路板設計、單片機技術、智能控制、嵌入式系統(tǒng)等。如有產品方案開發(fā)意向，期待您的來訪。