帽子厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
帽子厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

NiosII处理器软件代码优化方法

发布时间:2020-07-21 17:51:28 阅读: 来源:帽子厂家

引 言 Altcra公司的NiosII软核处理器具有完全可定制特性、高性能、较低的产品和实旌成本、易用性、适应性以及不会过时等优势。使用NiosII处理器,将不会局限于预先制造的处理器技术,而是根据用户的标准定制处理器,按照需要选择合适的外设、存储器和接口。此外,还可以轻松集成用户专有的功能,使设计具有独特的竞争优势。 NiosII处理器的软件开发是建立在ANSl C基础上的。NiosII IDE是NiosⅡ系列嵌入式处理器的主要软件开发工具。用户可以在NiosII IDE中完成所有的软件开发任务,如编辑、编译、下载、调试和闪存编程。NiosII嵌入式系统的一个重要问题就是软件代码量的大小,这关系到存放代码的存储器件容量大小,因此控制和减小程序代码量是降低系统成本的重要方法,必须首先从处理器的启动顺序开始研究。1 NiosII处理器启动顺序和程序入口地址 NiosII处理器的启动可采用两种方式:自动初始化和用户自定义初始化。ANSI C标准定义应用程序可以通过调用main()来开始执行。在调用main()之前,应用程序假定运行环境和所有的服务系统都被初始化并准备运行。初始化可以被硬件抽象层(HAL)系统库自动执行。程序员不需要考虑系统的输出设备以及如何初始化每一个外设,HAL会自动初始化整个系统。 另外,ANSIC标准也提供了一个可变的入口点程序,以避免自动初始化。ANSI C标准还定义程序员能手动初始化任何所用的硬件。alt_main()函数提供了一个独立式的编程环境,能够完全控制系统的初始化。独立式编程环境可以使程序员手动编写初始化系统的代码。 HAL提供的系统初始化代码按以下启动顺序运行: ①启动指令和数据高速缓冲存储器; ②配置堆栈; ③配置全局指针; ④通过链接器提供的_bss_start和_bss_end来零初始化BSS层,_bss_stan和_bss_end是开始和结束BSS的命令; ⑤如果当前系统没有启动下载器,就复制.rwdata、.rodata,或者剩下的部分到RAM; ⑥调用alt_main()。 如果不调用alt_main()函数,则系统默认运行步骤如下: ①调用ALT_OS_INIT()来执行任何操作系统所特有的初始化。如果HAL是在操作系统里运行的,那么初始化alt_fd_list_lock命令。它町以控制访问HAL文件系统,初始化中断控制器并执行中断。 ②调用alt_sys_init()函数,以初始化系统里所有的驱动装置和软件组成部分。 ③重新设置C标准I/O通道(stdin,stdout,stderr),以使用合适的器件。 ④调用main()。 ⑤调用exit()。rnain()的返回代码作为exit()的输入。 在NiosII IDE工程中,只需简单定义alt_main()就可以实现用户的启动顺序,而且能够选择HAL的服务程序。如果应用程序需要一个alt_main()入口点程序,可以复制默认的执行作为开始点,根据要求来定制它。 alt_main()这个函数是不能返回的,其原型是:voidalt_main()。 使用独立式编程环境会增加NiosII程序编写的复杂性。独立式编程环境的主要作用在于减小代码量,但要使用这种方法,需要对NiosII处理器的外设和驱动编写都非常熟悉才行。 在NiosII IDE中也可以通过某些选项来减小HAL系统库容量,从而达到减小代码量的目的,比使用独立式编程环境容易得多。

2 减小代码量的方法2.1 打开编译器优化选项 在nios2-elf-gcc编译器中使用“-O3”选项,代码可以被最大限度地优化,包括代码的大小和执行速度。需要注意的是,编译器优化可能会带来一些意想不到的结果。另外,必须在用户工程和系统库中都使用-O3选项,如图l所示。

2.2 使用小封装的驱动库 HAL为处理器的外没提供了两种驱动库:一种是执行速度快,但代码量大的版本;另一种是小封装版本。默认情况下,HAL系统使用是代码量大的版本,可以选择Reduced device drivers选项来选择小封装版本,从而减小代码量,如图2所示。

2.3 使用新的C语言库 完整的ANST C标准库通常不适用于嵌入式系统,HAL提供了一系列经过裁减的新的ANSI C标准库,占用非常小的代码量。可以选择Small C library选项来选择新的ANSI C标准库,如图3所示。

图3 选择新的ANSI C标准库

2.4 去掉不使用的驱动库 当NiosIl系统中有外设时,NiosII IDE认为这些设备需要驱动,因此在HAL系统中加入了相应的驱动库。如果在用户的程序中并不需要使用到这些外设,也可以在初始化时不加载这些驱动库。 当用户的程序并没有使用到NiosII系统中某些设备(如SPI通信接口)时,应在系统中将这些设备完全移除。这样,既可以减小软件代码量,又可以减少占用的FPGA资源。最常见的一个例子就是系统中的F1ash存储芯片。在用户程序中通常不会对Flash芯片进行写操作,因此不需要加载Flash驱动库,可以在工程属性的preprocessor选项中加入“-DALT_NO_CFI_FLASH”,使得HAL系统不将Flash芯片驱动加入系统库中。2.5 使用_exit()函数 在默认情况下,HAL系统会调用exit()函数作为用户程序的结束。exit()函数主要完成两部分工作:清除所有C语言库中的I/O缓存;调用在atexit()函数中的所有函数。实际上,相当于main()函数中return语句在执行之前必须要完成的工作。 而在嵌入式系统中用户程序是不会退出main()函数的,所以exit()这段代码是多余的,可以去掉。在用户程序中可以用_exit()来代替exit(),_exit()程序不执行任何操作且无需对用户程序做改动,只需在工程属性的pre-processor选项中加入“-Dexit=_exit”。

3 总 结 通过上述方法,对一个简单的helloworld程序进行代码量优化。程序如下:

在未进行任何优化之前,编译完成后代码量为68 KB:在经过上述优化方法编译之后,代码量变为7044字节。由此可见,上述优化方法十分有效,代码量减小为原来的1/10,在NosII嵌入式系统中有重要的实用价值。

长春磨骨医院

长沙吸脂医院

南京隆鼻价格

相关阅读