因此，面向ARM的C语言程序设计的条件判断应当尽量采用“与0比较”的形式。C语言中，条件执行语句大多数应用在if条件判断中，也有应用在复杂的关系运算(<，==，>等)及位操运算(&&，!，and等)中的。面向ARM的C语言程序设计中，有符号型变量应尽量采取x<0、x>=0、x==0、x!=0的关系运算;对于无符号型的变量应采用x==0、x!=0(或者x>0)关系运算符。编译器都可以对条件执行进行优化。

      对于程序设计中的条件语句，应尽量简化if和else判断条件。与传统的C语言程序设计有所不同，面向ARM的C语言程序设计中，关系表述中类似的条件应该集中在一起，使编译器能够对判断条件进行优化。

      循环

      循环是程序设计中非常普遍的结构。在嵌入式系统中，微处理器执行时间在循环中运行的比例较大，因此关注循环的执行效率是非常必要的。除了在保证系统正确工作的前提下尽量简化核循环体的过程以外，正确和高效的循环结束标志条件也非常重要。按照以上所述的“与0比较”原则，程序中的循环结束条件应该是“减到0”的循环，结束条件尽量简单。应尽可能在关键循环中采取上述的判断形式，这样可以在关键循环中省去一些不必要的比较语句，减少不必要的开销，提高性能。如下面二个示例:

      fact1和fact2中通过定义局部变量a来减少对n的load/store操作。fact2函数遵循了“与0比较”原则，省去了fact1编译结果中的比较指令，并且，变量n在整个循环过程不参与运算，也不需要保存。由于省去了寄存器分配，从而给其他部分程序的编译带来了方便，提高了运行效率。

      “减到0”的方法同样适用于while和do语句。如果一个循环体只循环几次，可以用展开的方法提高运行效率。当循环展开后，不需要循环计数器和相关的跳转语句，虽然代码的长度有所增加，但是得到了更高的执行效率。

      除法和求余

      ARM指令集中没有提供整数的除法，除法是由C语言函数库中的代码(符号型_rt_sp和无符号型的_rt_up)实现的。一个32位数的除法需要20～140个周期，依赖于分子和分母的取值。除法操作所用的时间是一个时间常量乘每一位除法所需要的时间:

      Time(分子/分母)=C0+C1×log2(分子/分母)
                      =C0+C1×(log2(分子)-log2(分母))

      由于除法的执行周期长，耗费的资源多，程序设计中应当尽量避免使用除法。以下是一些避免调用除法的变通办法:

      (1)在某些特定的程序设计时，可以把除法改写为乘法。例如:(x/y)>z，在已知y是正数而且y×z是整数的情况下，就可以写为x>(z×y)。

      (2)尽可能使用2的次方作为除数，编译器使用移位操作完成除法，如128就比100更加适合。在程序设计中，使用无符号型的除法要快于符号型的除法。

(3)使用求余运算的一个目的是为了按模计算，这样的操作有时可以使用if的判断语句来完成，考虑如下的应用:

      uintcounter1(uintcount)uintcounter2(uintcount)

      {{return(++count`);if(++count>=60)}count=0;

      return(count);}

      (4)对于一些特殊的除法和求余运算，采用查找表的方法也可以获得很好的运行效果。

      在除以某些特定的常数时，编写特定的函数完成此操作会比编译产生的代码效率高很多。ARM的C语言库中就有二个这样的符号型和无符号型数除以10的函数，用来完成十进制数的快速运算。在toolkit子目录的examples\explasm\p.c和examples\thumb\p.c文件中，有这二个函数的ARM和Thumb版本。

      面向ARM的程序优化在嵌入式TCP/IP协议实现中的应用

      笔者采用ATMEL公司的AT91RM9200微处理器，配合以太网物理层驱动芯片(DM9161)构建面向网络的嵌入式系统硬件平台，如图2所示。在此平台上，实现基于ARM微处理器的嵌入式TCP/IP协议处理。

      基于ARM的嵌入式系统直接面向以太网数据，典型的以太网数据封装格式如图3所示。根据以上的优化方法，在变量定义时需要考虑的存储器布局，使得各种类型的变量能以32位的空间位基准对齐，对于功能函数中参加运算的数据应尽量采用32位的数据进行处理。

      嵌入式TCP/IP协议的实现通常采用Linux中的TCP/IP网络结构层次。TCP/IP协议实现网络层和控制层的ARP/RARP、IP、ICMP、TCP、UDP等协议，直接为HTTP、SMTP、FTP、TELNET等这样的应用层协议提供支持。每个系统都需要具体定义应用层程序和协议软件之间的接口。

       协议处理的一般流程如图4所示。协议处理过程中需要多次条件判断，对IP地址和TCP数据的校验和处理循环比较是无法避免的，因此可以充分利用“与0比较”的条件判断和“减到0”的循环来优化程序设计。

      结束语