Digitrode

Хотя использование AVR-ассемблера позволяет легко писать компактные по размеру кода программы, все же использование языка C и AVR Libc дает больше удобств. В этой статье будет показано, как написать код на C, который avr-gcc скомпилирует с минимальным размером. Существует ряд руководств по написанию компактного кода для AVR, но ни одно из них не рассматривает вопрос сокращения оверхеда в start-up библиотеке avr-gcc (gcrt1).

Многие все еще применяют avr-gcc 4.3.3, поскольку он дает более плотный код по сравнению с версиями 4.5.3 и 4.7, но для ниже приведенного примера avr-gcc 4.8.2 дал еще более компактный код, нежели 4.3.3.

Тестовая программа работает со встроенным температурным датчиком ATtiny85 и мигает светодиодом. После компиляции с оптимизацией –Os получаем программу размером 274 байта:

Инженер Фабьен ле Ментек (Fabien le Mentec) привел небольшое исследование, позволяющее лучше оптимизировать работу 8-разрядных контроллеров. Он работал над регулятором напряжения на основе 8-разрядного микроконтроллера ATMEGA328P фирмы ATMEL. Основная логика контроллера была реализована в главной функции main() и зависела от периодического таймера, функционирующего с фиксированной частотой. В обработчике прерывания по таймеру инкрементировалась переменная-счетчик, которая затем использовалась в основной программе для правильной в плане синхронизации работы контроллера напряжения.

Посмотрев на код Фабьена, один интересующийся человек отметил, что в этом коде для счетчиков используется тип uint8_t вместо unsigned int, и сказал, что с этим могут возникнуть трудности в рамках данного проекта. Но Фабьен пояснил причины и последствия такого решения.

Население этой планеты свято верит в то, что ассемблерный код, написанный в тяжелых муках, несмотря на свою времязатратность и высокие требования к навыкам программиста, всегда даст лучший результат. Поэтому ниже будут приведены еретические доводы против подобных заблуждений, и будут представлены случаи, когда язык C в паре с современным хорошим компилятором могут сделать работу лучше.

Получение оптимального кода

Всем известно, что лучший способ получить быстрый, компактный код для встроенных приложений заключается в эксплуатации на полную навыков программиста-ассемблерщика. Конечно, программист должен быть знаком с архитектурой конкретного устройства, набором команд и местным ассемблером, и он также должен быть всесторонне проинформирован о задачах данного приложения. Очевидно, что в таком случае компилятор не может конкурировать с таким мастером спорта по ассемблеру, поскольку он не может быть в курсе всех требований приложения.

Это может показаться очевидным, но здесь имеется один неучтенный фактор — человеческая природа. Но мы поговорим об этом ниже.