【MSP430 编译器使用经验】+IAR软件仿真与算法优化

tianshuihu

【MSP430 编译器使用经验】+IAR软件仿真与算法优化 [复制链接]

从接触单片机以来先后使用了Keil、IAR、CodeWarrior、CCS、Atmel studio...各种开发环境，各有优缺点
经过时间的洗礼，总的来说对Keil和IAR的印象最好！
Keil是最先接触到的编译器，界面十分美观、友好，软件仿真也很方便，但是不支持硬件仿真（传统51单片机），
另外51的内存太小，外设不够丰富，处理速度尤其是乘法运算的速度不够快，所以入门之后用的就比较少了

再说MSP430和IAR，第一次接触的430是149，没想到单片机居然可以做这么小，而且自带ADC、PWM、多路可中断IO等很实用的外设，并且其时钟源应用非常灵活，自带硬件乘法器....只需一次就深深的爱上她了
更让我惊喜的是其开发环境IAR居然把编译、链接、下载（或仿真）集合成一体，对于软件调试十分方便！并且其下载工具也十分丰富，并口或USB的JTAG下载器、BSL下载器等等

再后来TI推出了G2系列的LaunchPad，这块板子自带下载器，同时十分小巧，和IAR配合可以快速开发一下小的应用，从此这款LaunchPad几乎成了我实验桌里面必不可少的一块开发板！

下面说两个基于IAR开发LaunchPad的经验或者故事吧





1.利用软件仿真优化算法

单片机不像电脑有着强大的运算能力，所以应尽量优化算法，减少其运算量
TI 的官方参考例程利 "msp430x20x2_adc10_temp.c"中有用片内AD的第10通道采样热敏元件获得温度，有如下一段程序

long temp;
long IntDegC;


....
    // oC = ((A10/1024)*1500mV)-986mV)*1/3.55mV = A10*423/1024 - 278
    temp = ADC10MEM;
    IntDegC = ((temp - 673) * 423) / 1024;

前面是两个变量的声明，后面是将AD量化的信号ADC10MEM装换成温度值IntDegC

其实long型的声明完全没必要，int已经够用（10位的AD），这里先不做探讨（或许设计者是为了保险起见，而我没发现其妙处）


下面说说优化
        IntDegC = ((temp - 673) * 423) / 1024;
这条语句等效如下

等效一：
    IntDegC= temp*0.4131-278.0068;
等效二：       
    temp   = (temp - 673);
    IntDegC= temp*0.4131;
       
修改完成之后，在Debug模式中选择 “Simulator”，可以模拟一下看看哪种方式更快、更准
编译之后，点击下载即可开始仿真，F11为单步执行，F10为执行当前行
图中标示的框3中“CCSTEP”可以看做是机器周期，每执行一步其值都会更新，并显示为红色



我分别试了3个初值，最终的运算结果3者相同，但是消耗的“CCSTEP”却不同，结果如下

ADC10MEM	原始语句（CCSTEP）	等效一（CCSTEP）	等效二
678	570	728	576
700	604	708	556
789	632	688	541

从上表可以看出，整体来说等效二的处理方法更高效一点

当然，这里只是一个小小的改进，起到抛砖引玉的作用，期待大家能发现更多

PS.其实如果把long型的声明改为int的话，结果也是对的，并且原始语句仅需要200个CCSTEP即可获得正确的结果，而后面的两种等效消耗时间变化不大
这是因为long型（4字节）的乘法明显比int型（2字节）运算量大很多；而后面两种等效用到了浮点数的乘法，可比性不大
另外，一般来说比较精确的温度需要保留一位小数，这时等效一和等效二的优势就比较明显了，大家有兴趣可以对比一下，我就不再罗列了


2. 软件仿真获取精确的延时
    经过上面的仿真就会发现同一个等式，初值不同时，运算消耗的时间是不一样的
     但是有时候又想获得准确的延时，这时候软件仿真就可以派上用场了；
你只需把断点设到延时函数所在行，然后F10一下，即可得出该函数消耗的 CCSTEP
另外，需注意这个CCSTEP的时间为一个机器周期，即主时钟的一个周期，需要换算之后才能获得实际的延时

3. 软件仿真与硬件仿真
   软仿真的好处是不依赖于硬件，当遇到问题时可以帮你判断是不是软件方面的问题，如果不是再从硬件方面着手去解决，免得面对问题无从下手
但是有时候，系统需要配合外设才能工作，那只能硬件仿真了，这时候断电的设置就很有用了......


最后再补充一下，软件仿真通过了，并不意味这硬件就能很好的工作！
比如有一天我发了几乎一个上午的时间去调试一个通讯的程序，发现有个指示灯总是莫名的闪烁，但是软件仿真看不出任何问题

最后翻出了原始的程序才发现我把第一行，关闭看门狗的程序弄丢了。。。哎，瞬间有种可笑不得的感觉




学习使用430好久了，今天小小的总结一下，思绪不够清晰，大家见谅！

tianshuihu

附件是官方提供的利用内部AD测温源程序，有兴趣的可以试试

ADC10 仅在MSP430G2x53 器件上提供