Question

这个问题是在为PIC微控制器编写一些固件时想到的。

我知道有两种方法可以初始化微控制器中的寄存器。举例来说，如果我们将端口初始化为输出，则一种方法是编写如下命令，它将为TRISx寄存器的每一位分配1

方法1

TRISX = 0xFF;

同一件事可以通过分别分配位来完成。

方法2

_TRISX0 = 1;
_TRISX1 = 1;
_TRISX2 = 1;
...
_TRISX7 = 1;

我的问题是，编译器会否将其视为相同，并且完成这两项操作所需的时间是否相同？还是方法1占用一个时钟周期，而方法2占用8个时钟周期（我的意思是慢8倍）？

我尝试阅读X16 compiler guide，但找不到任何提示。

Answer 1

硬件寄存器始终是volatile限定的，并且不允许编译器优化包含volatile访问的代码。因此，如果您给他们写8次信，那么您将获得8次写信。当然，这比1次写入要慢得多。

此外，非常糟糕的做法是连续多次写入寄存器，就像它们是RAM中的临时变量一样。硬件寄存器往往具有各种微妙的副作用。它们可以具有“一次写入”属性，或仅接受某些模式下的写入。通过分几步写给他们，您就会养成习惯，以创建由错误的寄存器设置引起的各种疯狂的，细微的问题。

正确的做法是一次或多次写入寄存器。

例如，您可能会认为示例中的数据方向寄存器是一个非常愚蠢的文件，没有副作用。但是，GPIO硬件通常需要一些时间来切换端口电路，从您写入数据方向寄存器的点到访问I / O端口的点。因此，几次写入可能会不必要地使端口停顿。

假设REGISTER是具有存储器映射的volatile限定的硬件寄存器的名称，然后...

不要这样做：

MASK1 = calculation();
REGISTER |= MASK1;
MASK2 = calculation();
REGISTER |= MASK2;

执行以下操作：

uintx_t reg_val=0; // temp variable in RAM
MASK1 = calculation();
reg_val |= MASK1;
MASK2 = calculation();
reg_val |= MASK2;
REGISTER = reg_val; // single write to the actual register

Answer 2

这取决于处理器指令集和编译器。例如，对于PIC18F45K20，sdcc编译器将编译以下内容

TRISDbits.TRISD0 = 1;

到

BSF _TRISDbits, 0

在编译时

TRISD = 0xFF;

到

MOVLW   0xff
MOVWF   _TRISD

因此在这种情况下，设置单个位会更快，因为它不涉及在工作寄存器中放置临时值。

但是，并非所有指令集都包含BSF指令，并且某些体系结构不需要为后一项任务使用工作寄存器。

P.S。上面的示例基于sdcc编译器的输出，但是我想xc8和xc16编译器会产生相似的结果。

P.P.S。检查生成的程序集时，请记住，某些指令比其他指令消耗更多的处理器周期。有关详细信息，请参见数据表。

Answer 3

有一件事，您没有提供C代码来显示这些位是如何被实际引用的。但是，可以说这是通过位域的并集和结构实现的。

最好的方法是实际检查编译器生成的ASM。您确实需要知道自己的硬件架构，但是仍然需要查看生成的ASM才能真正知道。

仅分配一个位，例如_TRISX0 = 1; vs TRISX = 0x01 ;，取决于架构和编译器，与整个寄存器相比，编译器仅针对单个位分配就可能生成更高效（更少的周期，可能更少的指令）的代码。 TI至少有一个这样的MCU / DSP处理器和编译器，我知道这是真的。

对于具有多个（> 1）语句，方法2（具有单独的位分配）的情况，单行寄存器分配可能会更高或更有效：如果编译器推论（错误或错误地）所有这些位分配都按顺序分配给同一寄存器，它可以像在方法1中那样用单线替换它们。

我没有特别考虑使用PIC。我建议您在需要时检查所有MCU的ASM。

哪种方法可以更快地初始化微控制器中的寄存器？

3 个答案: