嵌入式开发：优化嵌入式软件的7个技巧

在许多情况下需要优化嵌入式系统特性，这些特性包括系统时序、代码大小、RAM 使用和能耗。优化每个特性通常需要不同的方法和技术，但嵌入式开发人员可以遵循几个通用技巧来优化他们的嵌入式软件。

技巧1 – 始终创建一个基线进行比较

创建一个基线来比较优化结果是显而易见的。基线测量很重要，因为每个优化周期的回报都会递减。例如，第一次优化能源可能会导致 20% 的改进。第二个，10%，然后是 5%，以此类推。开发人员需要能够看到这一趋势，并量化他们在系统中看到的改进，以投入时间。

技巧2 – 设置优化目标

每一次优化都需要越来越多的时间来从系统中挤出最小的改进，团队需要仔细平衡他们的时间投入，并确定由此产生的改进是否值得花时间。在优化开始之前，团队应该设定一个目标水平，一旦达到就足以满足当前应用程序的需要，并表明优化过程已经完成。

技巧3 – 使用正确的工具进行测量

如果没有正确的测量工具，优化系统可能会非常困难。如果没有准确的方法来测量系统和微控制器的能量消耗，就无法进行能量优化。在许多情况下，团队无法将这两种不同的能量测量值分开，并在微控制器能量无法降低时尝试将其最小化。如果没有可以准确测量或允许嵌入式开发人员查看系统行为的工具，那么尝试优化系统是没有意义的。

技巧4 – 使用优化工具

嵌入式软件可以在许多领域进行优化，以减少代码大小或提高性能，在某些情况下，可以使用单独的或附加的工具链来执行优化。一个示例优化工具是 Somnium DRT 优化器，可与 GCC 一起使用以优化代码大小、能源使用和性能。有时可能不需要外部工具，而只是选择正确的工具链。

技巧5 – 使用编译器属性和#pragma

更改编译器，开发人员突然不得不返回并重新处理所有这些代码行。属性和#pragmas 通常是不可移植的，并且在更改编译器时可能导致软件错误。但是，在微调嵌入式软件时，开发人员通常别无选择。使用属性和#pragma 可以提高速度，选择性地将优化应用于单个函数等等。因此，出于这些原因，打算优化软件的开发人员应该熟悉它们，同时阅读用 C 编写可移植优化，这样他们就能明白自己是如何写出仍然可移植的优化。

技巧6 – 不要犹豫去尝试

优化系统没有一成不变的做法，嵌入式开发人员不应该感到受限于遵循任何技术。有时学习和优化系统的最佳方法是将实验放在一起，然后看看会发生什么。通过实验和记录结果，能够弄清楚什么有效，什么无效，什么是资源和时间的浪费。一个简单的例子是如何充分利用 printf。

通过尝试不同的驱动程序模型，有一些方法可以显着提高开发人员在使用 printf 时获得的实时性能，这通常被认为比实际情况要好得多。

技巧7 – 深入了解编译器生成的指令

在一些资源极度受限的应用程序中，有时开发人员只需要深入研究编译器生成的指令。选择三元运算符而不是 if/else 可能是正在执行的三个或四个额外指令之间的差异，这会导致应用程序崩溃。虽然 C 等语言是标准语言，但每个编译器优化和生成机器指令的方式略有不同，了解编译器在做什么的唯一真正方法是查看程序集。

结论

应用程序的优化需求将大不相同，一些小批量生产的应用程序可能根本不需要优化。在其他情况下，纳安的每个时钟周期都很重要，可能会花费大量时间来试图从系统中榨取每一滴性能或能量。虽然每个系统都不同，但这些技巧为嵌入式开发人员和团队提供了一个起点，可以让他们走上更高效的系统之路。