如何为嵌入式系统优化此图像复制功能

Question

下面的函数使用read_page(pageIter，pageArr，PAGESIZE)一次一页地读取图像，并在DOUT和CCLK引脚上输出数据。

我被告知它效率低下，但我似乎找不到一种方法来让它更快。它基本上是一个管道，运行在64针uProcessor上，在两个内存空间之间。一个保存图像，另一个接收图像。

我使用了寄存器关键字，去掉了数组索引，取而代之的是指针算法，但它需要更快。

谢谢!

/*
Port C Pin Out
*/
#define     BIT0        0x01    // CCLK
#define     BIT1        0x02    // CS_B
#define     BIT2        0x04    // INIT_B
#define     BIT3        0x08    // PROG_B
#define     BIT4        0x10    // RDRW_B
#define     BIT5        0x20    // BUSY_OUT
#define     BIT6        0x40    // DONE
#define     BIT7        0x80    // DOUT (DIN)

/*
PAGE
*/

#define     PAGESIZE    1024    // Example

void copyImage(ulong startAddress, ulong endAddress)
  {
  ulong pageIter;
  uchar *eByte, *byteIter, pageArr[PAGESIZE];
  register uchar bitIter, portCvar;
  portCvar = PORTC;
  /* Loops through pages in an image using ulong type*/
  for(pageIter = startAddress ;  pageIter <= endAddress ; pageIter += PAGESIZE)
    {
    read_page(pageIter, pageArr, PAGESIZE);
    eByte = pageArr+PAGESIZE;
    /* Loops through bytes in a page using pointer to uchar (pointer to a byte)*/
    for(byteIter = pageArr; byteIter <= eByte; byteIter++)
      {
      /* Loops through bits in byte and writes to PORTC - DIN ANC CCLK  */
      for(bitIter = 0x01; bitIter != 0x00; bitIter = bitIter << 1)
        {
        PORTC = portCvar | BIT0;
        (bitIter & *byteIter) ? (PORTC = portCvar & ~BIT7) : (PORTC = portCvar | BIT7);
        PORTC = portCvar & ~BIT0;
        }
      }
    }
  }

Answer 1

也许您可以使用下面这样的命令来解开每个字节的传输，这样做速度会更快

PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x01 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;
PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x02 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;
PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x04 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;
PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x08 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;
PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x10 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;
PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x20 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;
PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x40 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;
PORTC = clock_1; PORTC = (value & 0x80 ? data1 : data0); PORTC = clock_0;

在图像循环之外进行一次预计算后

unsigned char clock_1 = portC | BIT0;
unsigned char clock_0 = portC & ~BIT0;
unsigned char data1 = portC | BIT7;
unsigned char data0 = portC & ~BIT7;

Answer 2

/* Loops through bits in byte and writes to PORTC - DIN ANC CCLK  */
      for(bitIter = 0x01; bitIter <= 0x80; bitIter = bitIter << 1)
        {
    PORTC = portC | BIT0;
    (bitIter & byteIter) ? (PORTC = portC & ~BIT7) : (PORTC = portC | BIT7);
    PORTC = portC & ~BIT0;
    }

这个循环就是关键。我会用生产优化标志编译它，然后看看反汇编。编译器可以做各种聪明的事情，比如展开循环或简化循环条件。如果我不喜欢我在那里看到的东西，我会开始调整C代码，以帮助编译器找到一个好的优化。如果这被证明是不可能的，那么我可以使用内联汇编来获得我想要的东西。

假设我们可以尽可能快地进行(循环中的延迟没有考虑到接收器的建立-保持时间)，那么我会希望将循环减少到尽可能少的指令。您是否可以同时设置BIT0和数据位，或者这会在接收器处造成危险吗？如果可以的话，这将节省一两条指令。许多微优化将依赖于特定的指令集。如果数据有很多0或0xFF，你可以在特殊的展开情况下，数据位不变，BIT0切换8次。您可以为一个nybble创建16个展开的案例，并为每个字节切换两次。

Answer 3

/* Loops through bits in byte and writes to PORTC - DIN ANC CCLK  */
for(bitIter = 0x01; bitIter <= 0x80; bitIter = bitIter << 1)
{
    PORTC = portC | BIT0;
    (bitIter & byteIter) ? (PORTC = portC & ~BIT7) : (PORTC = portC | BIT7);
    PORTC = portC & ~BIT0;
}

首先，这个循环被打破了。bitIter是一个uchar (我假设它是一个无符号的8位字符)。通过将其向左移动，它最终将获得预期的最终迭代的值0x80。在下一次移位之后，它将获得值0。

效率的问题。根据体系结构的不同，执行PORTC = PORTC | BIT0操作可能会导致单个位集。然而，它也可能导致读取、在寄存器中设置位和存储。

如前所述，如果可能，请尝试同时设置BIT0和BIT7 (如果硬件允许)。

我会尝试这样的方法：

bitIter = 0x01;
do
{
  if (byteIter & bitIter)
  {
    PORTC = BIT0;
  }
  else
  {
    PORTC = (BIT0 | BIT7);
  }
  PORTC = 0;

  bitIter <<= 1;
} while (bitIter != 0x80);

通过使用do ... while循环，它将终止问题，并且您将在第一次迭代之前消除不必要的循环测试比较(除非您的编译器已经将其优化)。

您可以尝试手动展开循环八次，每次一次。