STM32单片机性能优化指南：提升代码效率与系统性能的秘诀

# 1. STM32单片机架构与性能指标**

STM32单片机基于ARM Cortex-M内核，采用哈佛架构，具有独立的指令和数据存储器。其性能指标主要包括：

- **主频：**决定了指令执行速度，单位为MHz。
- **指令集：**支持的指令集，如Thumb、Thumb-2、ARMv7-M。
- **存储器：**包括程序存储器（Flash）和数据存储器（RAM），容量和访问速度影响代码执行效率。
- **外设：**集成了丰富的通信、定时、ADC等外设，其性能和数量影响系统功能和效率。

# 2. 代码优化技巧

### 2.1 汇编优化

#### 2.1.1 指令优化

**指令选择：**
- 优先使用高效指令，如 LDR、STR、CMP 等。
- 避免使用低效指令，如 MOV、ADD、SUB 等。

**指令顺序：**
- 将频繁执行的指令放在代码段的开头。
- 将跳转指令放在代码段的末尾。

#### 2.1.2 寄存器优化

**寄存器分配：**
- 尽可能将频繁使用的变量存储在寄存器中。
- 避免频繁加载和存储变量到内存。

**寄存器重用：**
- 在不同的指令中重用寄存器，减少寄存器切换次数。

### 2.2 C语言优化

#### 2.2.1 数据类型选择

**选择合适的类型：**
- 根据变量的取值范围和精度选择合适的类型，如 int、long、float。
- 避免使用浮点类型，因为其运算速度较慢。

**使用位域：**
- 对于需要存储多个布尔值的变量，可以使用位域节省空间。

#### 2.2.2 循环优化

**循环展开：**
- 将小循环展开成多个指令，减少循环开销。

**循环合并：**
- 将相邻的循环合并成一个循环，减少循环开销。

### 2.3 实时操作系统优化

#### 2.3.1 任务调度优化

**任务优先级：**
- 根据任务的重要性设置任务优先级，确保重要任务优先执行。
- 避免使用过高的优先级，以免导致任务饥饿。

**任务调度算法：**
- 选择合适的任务调度算法，如轮转调度、优先级调度等。
- 根据系统需求调整调度算法的参数。

#### 2.3.2 内存管理优化

**动态内存分配：**
- 谨慎使用动态内存分配，因为其会产生内存碎片。
- 使用内存池管理动态分配的内存，提高内存利用率。

**静态内存分配：**
- 尽可能使用静态内存分配，避免内存碎片。
- 使用工具对静态内存分配进行优化，减少内存占用。

**代码示例：**

// 指令优化示例
__asm volatile("LDR R0, [R1]"); // 加载变量到寄存器
__asm volatile("CMP R0, #10"); // 比较寄存器值与常量

// 寄存器优化示例
register int a; // 将变量 a 存储在寄存器中
a = 10; // 直接修改寄存器值

// 数据类型选择示例
typedef struct {
  uint8_t flag1 : 1; // 1 位布尔值
  uint8_t flag2 : 1; // 1 位布尔值
} flags_t;

// 循环优化示例
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  // 循环展开
  __asm volatile("ADD R0, R0, #1");
  __asm volatile("ADD R0, R0, #1");
  __asm volatile("ADD R0, R0, #1");
}

// 任务调度优化示例
// 创建任务
TaskHandle_t task1, task2;
xTaskCreate(task1, "Task 1", 1024, NULL, 1, NULL);
xTaskCreate(task2, "Task