發布日期：2022-04-20 點擊率：52
在MCU開發和應用中，工程師都需要進行MCU的能力測試，通用的做法是用Benchmark（基準）程序來測試。然而，在做基準測試時，編譯器的優化能力也在測試結果中有較為明顯的影響，同一套硬件平臺，選用不同的編譯器和不同的優化選項，可能得出的結果相差較大。
為了最大程度釋放MCU的性能，在基準測試中取得最理想的結果，往往需要工程師不僅對自身的硬件比較了解，更需要深入了解編譯器的優化原理，并靈活應用，才能在基準測試中發揮出MCU的全部性能。IAR Systems作為全球知名的嵌入式工具廠商，其編譯器在優化能力上有獨特的優勢，MCU配合IAR的編譯器往往能夠得出較好的基準測試結果。
本文以已在MCU領域內廣泛使用的IAR Embedded Workbench開發工具套件為例，來分享MCU軟件基準測試應該注意的項目和以下技巧，從而幫助讀者能夠去生成業內最高效和最完備的代碼。利用以下項目和設置，工程師可以精準調整優化等級，最大限度地進行測試和提升所開發和應用代碼的性能。
選擇代碼尺寸還是執行速度
利用IAR Embedded Workbench等開發工具套件，工程師可以對整個工程范圍或對單個文件設定優化級別和類型。在源代碼中，甚至可以對單個函數使用 #pragma optimize 指令來完成此操作。
優化的目的是減少代碼尺寸和提高執行速度。如果只能滿足其中一個目標，編譯器會根據用戶指定的設置進行優先處理。因此，在實際的軟件基準測試中，工程師可以嘗試各種設置來獲得最佳效果。舉個例子，由于函數內聯更側重于執行速度的優化，相較于采用通用代碼尺寸優化設置，采用函數內聯與通用代碼執行速度優化設置將獲得更小的程序代碼。
選擇小型內存模型
為了能夠充分地發揮MCU器件的性能和減少應用中的問題，軟件開發必須充分考慮MCU器件的內存等資源限制，因此需要為目標器件和項目選擇盡可能小的內存模型。小型內存模型的優點包括：
更小尺寸的地址
更小尺寸的指令
更小尺寸的指針
效率更高
代碼更少
諸如IAR Embedded Workbench這樣的成熟的開發工具套件也集成了相關評估功能，可以對內存模型進行多方面評估，從而幫助工程師去測試軟件的規模和優化設計。
選擇合適的運行時庫
默認情況下，運行時庫是以最高代碼尺寸優化級別進行編譯的。如果您想要對速度進行優化，請考慮重新編譯生成這些庫。可以通過配置選項來設置某些標準庫功能（如語言環境、文件描述符和多字節）最適合的級別。
根據具體需求，在庫選項中選擇 scanf 輸入和 printf 的格式。默認選項并非最小格式。
使用正確的數據類型
數據類型與代碼尺寸或者執行速度息息相關，因此需要利用開發工具來對數據類型進行觀察和分析，以便找到適合硬件資源的類型。在IAR Embedded Workbench開發工具套件中，開發人員可以從以下幾個方面著手進行測試和優化：
選擇最適合您應用程序的的數據類型尺寸
盡量使用無符號字符型，這樣就能執行位操作而不是算術操作
檢查目標特定選項
檢查能提高性能的目標特定選項，這在日常的MCU設計和應用開發中往往需要工程師具有相當的經驗，但是通過使用諸如IAR Embedded Workbench這類成熟的開發工具套件則可以快速而完善地完成必要的性能檢查：
高效的尋址模式——可實現高效的內存訪問
使用特定的寄存器來處理常量/變量——代碼在寄存器上的操作效率比在內存上更高
偶對齊函數入口——偶對齊指令可以提高速度
字節對齊對象——更小的存儲空間需求，但可能生成更大的代碼尺寸
使用基準測試相關代碼
所有的MCU開發工具都應該提供基準測試相關代碼，但是成熟的通用開發工具的代碼庫都是這些提供商在相關領域經驗的濃縮，因此更為全面和高效。其中的重要經驗包括：
嵌入式系統的基準測試應該針對嵌入式程序的特點來設計。
實際的應用程序通常也適用于基準測試，但需要確保代碼的可執行性。鏈接器會刪除未引用的代碼和變量，但并非所有的鏈接器都具備這種功能。
確保測試代碼不受測試工具（測試相關函數）的影響。以下示例其實是對 printf() （測試相關函數）進行了基準測試。
比較鏈接后生成的代碼。一款編譯器可能會采用內聯代碼，而另一款編譯器可能會調用庫。
充分了解用于執行基準測試的應用代碼！
總結
通過使用諸如IAR Embedded Workbench這類成熟的開發工具套件，發揮其在幾十年全球性應用中行匯聚和迭代出的知識，MCU設計和應用開發工程師可以快速完成上述這些必要的性能測試，同時也可以進一步有針對性地發揮MCU的性能，從而實現目標器件最優化的、軟硬件合一的功能。
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