如何优化生成文件中的Code和RAM大小

NXP管管 · 发表于 2020-2-25 11:24:13

如何优化生成文件中的Code和RAM大小

如果产品的生产商能为初学者提供一些入门，那就太好了。blinky示例程序是一个很好的起始点。便利总要付出代价的，blinky示例的代码就是切换GPIO引脚的代码大小被夸大了。对于只有少量RAM和存储器的器件，代码可能可能会需要关注：如果blinky代码占据的空间那么大，我的应用程序是否会适合该器件呢？不用担心：blinky代码（以及其他任何项目）都可以轻松裁剪。

在本篇文章中，我将以blinky项目为例展示裁剪技巧，也可以应用于任何其他类型的项目。本文使用的是NXP LPC845开发板：

恩智浦LPC845-BRK开发板

Blinky项目

本文使用基于Eclipse的NXP MCUXpresso IDE。首先使用供应商默认设置新建了一个blinky项目：

blinky项目

blinky项目可以实现LED闪烁，这对于任何项目都是一个很好的入门。制作这个相当小的项目的代码大小如下所示：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 10536 B 64 KB 16.08%
SRAM: 2424 B 16 KB 14.79%

复制代码

这些信息也以这种方式显示在控制台中，分为text、data和bss：

text data bss dec hex filename
10532 4 2420 12956 329c lpc845breakout_led_blinky.axf

复制代码

10K的代码量看起来有点夸张。我们将在下一步中对此进行调整。

代码大小信息

查看器件上正在使用空间的正常方式是检查链接器映射文件（* .map）：

链接器映射文件

但是该map文件相当难以阅读，对于专家而言则信息更多：它列出了带有地址和大小的部分：

链接器映射文件内容

使用MCUXpresso IDE V11，有一个不错的“Image Info（映像信息）”视图，从本质上来说，它是一个更好的查看器，用于查看map文件信息：

Image Info视图

我可以对数据进行过滤和排序，这使我了解了代码和数据使用了多少空间：

Image Info Memory Content

当然，它需要有关应用程序应该做什么的一些知识。我总是查看视图中的项目列表，以查看是否有我所不希望的内容：也许应用程序使用的是可以删除的内容。

源代码

对于简单的blinky来说，这相当小。第一件事是检查程序在做什么。 main.c如下：

/*
* Copyright 2017 NXP
* All rights reserved.
*
* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
*/
#include "board.h"
#include "fsl_gpio.h"
#include "pin_mux.h"
/*******************************************************************************
* Definitions
******************************************************************************/
#define BOARD_LED_PORT 1U
#define BOARD_LED_PIN 2U
/*******************************************************************************
* Prototypes
******************************************************************************/
/*******************************************************************************
* Variables
******************************************************************************/
volatile uint32_t g_systickCounter;
/*******************************************************************************
* Code
******************************************************************************/
void SysTick_Handler(void)
{
if (g_systickCounter != 0U)
{
g_systickCounter--;
}
}
void SysTick_DelayTicks(uint32_t n)
{
g_systickCounter = n;
while (g_systickCounter != 0U)
{
}
}
/*!
* @brief Main function
*/
int main(void)
{
/* Define the init structure for the output LED pin*/
gpio_pin_config_t led_config = {
kGPIO_DigitalOutput,
0,
};
/* Board pin init */
BOARD_InitPins();
BOARD_InitBootClocks();
BOARD_InitDebugConsole();
/* Init output LED GPIO. */
GPIO_PortInit(GPIO, BOARD_LED_PORT);
GPIO_PinInit(GPIO, BOARD_LED_PORT, BOARD_LED_PIN, &led_config);
/* Set systick reload value to generate 1ms interrupt */
if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000U))
{
while (1)
{
}
}
while (1)
{
/* Delay 1000 ms */
SysTick_DelayTicks(1000U);
GPIO_PortToggle(GPIO, BOARD_LED_PORT, 1u << BOARD_LED_PIN);
}
}

复制代码

代码是初始化引脚、时钟、设置SysTick计时器，然后使用Systick计数器延迟闪烁周期来循环执行“闪烁”。

半主机Semihosting和printf

接下来要看的是是否有任何半主机或printf()。与“标准” newlib或较小标准的newlib-nano相比，该项目使用的是“优化库”“ Redlib”：

Redlib

不过，该库可能会增加代码大小，因为它使用的是半主机（通过调试器发送消息）。查看“内存”视图，可以看到直接或间接需要的所有这些标准I / O函数：

stdio函数

拥有该功能的所有钩子仅在使用时才有意义，而blinky则不使用。因此，不使用这种半主机和所有未使用的标准I / O意味着要使用“none”变体：

没有标准I / O的库

这样我们就可以得到以下：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 3372 B 64 KB 5.15%
SRAM: 2208 B 16 KB 13.48%

复制代码

调试和NDEBUG

下一步是检查编译器定义是否列出了DEBUG。以下是示例：

调试定义

有了该定义集，SDK和示例驱动程序中会包含许多额外的代码，这些代码可通过“ assert()”宏检查是否有合适的值：

同样，这里的图像信息视图很有用：它向我显示了使用assert()的所有位置：

assert用法

在代码中断言以及早发现编程错误实际上是一个好习惯。但是所有的assert()代码确实加起来了。要关闭多余的代码（和安全带！），我将宏更改为NDEBUG：

NDEBUG

这样我们可以实现：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 3144 B 64 KB 4.80%
SRAM: 2208 B 16 KB 13.48%

复制代码

中断（Interrupt）和向量（Vector）

同样，“图像信息”视图是一个很好的起点。我正在检查使用的中断。 Blinky正在使用预期的SysTick中断。但是仍然使用UART中断吗？

使用的中断

大多数中断都实现为“弱”：实现为默认/空，可以被应用程序覆盖。但是UART没有意义，因为blinky不使用任何UART通信？

事实证明，NXP SDK默认情况下启用了UART事务API：

UART事务API设置

事务性API允许在通信块/事务中发送/接收UART数据。但是，我们不需要在blinky之间就关闭它，所以我们将其关闭：

关闭UART事务性API

这使：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 2964 B 64 KB 4.52%
SRAM: 2184 B 16 KB 13.33%

复制代码

优化

到目前为止，我已经剥离了不需要或未使用的函数。接下来，我可以打开编译器优化。默认情况下，项目设置为-O0：

编译器优化

-O0表示没有优化：代码简单明了且易于调试。

-O1主要优化函数的进入/退出代码，并且能够在不真正影响调试的情况下减小代码大小。在此示例中，它将代码大小减少了一半！

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 1540 B 64 KB 2.35%
SRAM: 2184 B 16 KB 13.33%

复制代码

-O2优化更多，并尝试将其尽可能多地保留在寄存器中。由于应用程序中的功能很小，因此改进并不大：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 1516 B 64 KB 2.31%
SRAM: 2184 B 16 KB 13.33%

复制代码

-O3通过额外的内联来最优化。 -O3以速度为目标，因此难怪代码大小会再次增加：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 1792 B 64 KB 2.73%
SRAM: 2184 B 16 KB 13.33%

复制代码

代码大小优化的最佳选择是-Os（针对大小进行优化）：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 1456 B 64 KB 2.22%
SRAM: 2184 B 16 KB 13.33%

复制代码

现在看起来很合理！当然，现在有很多方法可以消除“blinky”的问题，但是对于实际应用而言，所有适当的地方（启动代码、时钟和GPIO初始化）都是有意义的，所以我现在就在这里结束。

RAM：堆和堆栈

看起来不正确的是SRAM的使用情况。 “堆”使用了大量块：

堆内存使用情况

该堆用于动态内存分配（malloc()）。嵌入式编程的一般规则是避免使用它。但这是默认设置。可以在链接器设置中将其关闭：该演示使用1K进行堆和栈。由于我没有使用malloc()，因此可以将堆大小设置为0x0。对于真正取决于应用程序的保留堆栈。在ARM Cortex上，MSP用于启动/主程序和中断。 0x100（256字节）应该足够满足blinky项目。

堆和堆栈大小

这样可以实现：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 1456 B 64 KB 2.22%
SRAM: 392 B 16 KB 2.39%

复制代码

如果要进一步减小堆栈大小，我可以查看“调用图”信息，该信息为我提供了有关已使用多少堆栈空间的信息：

具有堆栈大小的调用图

MTB

使用RAM空间的还有一件事：MTB缓冲区。Micro Trace Buffer（微型跟踪缓冲区）用于跟踪，这可能非常有用。可以使用宏禁用缓冲区：

这样可以实现：

Memory region Used Size Region Size %age Used
PROGRAM_FLASH: 1456 B 64 KB 2.22%
SRAM: 136 B 16 KB 0.83%

复制代码

总结

供应商提供示例很好：它们给了我一个很好的起点。它们没有优化，这是有意的。但是它们可能带有我不需要的功能。知道通过切断功能或调整设置来优化应用程序的不同方法对于优化RAM和FLASH的使用非常有用。在本文中，我展示了如何将blinky降低到大约1KB闪存和大约136个字节的SRAM。当然，这全部取决于功能和用法，但是我认为这是为应用程序添加额外功能的一种相当合理的状态。

我希望这些技巧可能对您的项目有用。

作者：阿哲文章出处：点击

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