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编译器无关性编码在微控制器中的优势
Evan Schulz，Silicon Labs公司

嵌入式设计者通常要面对更短的设计周期、不断变化的需求和日益增长的工作负担所带来的问题。然而在嵌入式设计中，能够降低设计风险、节省时间和减少精力的编译器无关性编码却往往最易被忽略。对于任何项目来说，为微控制器编写编译器无关性代码可以获得更大的灵活性。

工欲善其事，必先利其器

编译器无关使得设计者能够基于他们的项目需求选择合适的编译器。通过对比不同编译器，可以清楚地看出相同条件下不同工具链的性能差异。每个编译器都具有与其他编译器相区别的自身特性。有的编译器优化汇编功能，使生成的代码非常小；有的更专注于执行速度；也有的根本不进行任何优化。在微控制器选择过程中，如果应用程序代码的大小是最终的决定因素，那么代码大小的优化程度将是一个重要的参考。如果不考虑代码大小，那么许可证费用或许是一个问题。如今，8051编译器的价格范围从每个许可证数千美元到无需任何费用。通过创建一个编译器无关的项目，开发人员将有更大的灵活性，可以轻松的从一种工具链转移到另一种。

对于过度依赖特定工具链的开发人员来说，如果选择的特定编译器突然变得不可再用，那将成为一个负担。例如，如果开发人员仅使用特定编译器完成整个项目，那么一旦不能使用该工具链将对项目非常不利。然而在相同的示例中，如果开发人员以编译器无关的形式编写代码，在切换到一个新的工具链时，仅需要对一个头文件进行少量修改即可。该代码可能需要一些小的修改以避免编译器错误或警告，但总体来说，切换编译器的付出是微不足道的。

编译器无关性编码的实现

使项目编译器无关非常简单——设计者只需添加一个头文件，其中包括为编译器相关的典型C语言进行的宏定义。 
在一个头文件中说明编译器相关语法的不同之处，而不是针对特定编译器编写整个项目。这样，如果编码需要用于另一个工具链或选择的编译器无法使用时，开发人员的适应能力会更强。这种编程方法所带来的益处和便利使得微控制器代码的开发过程更有效、更灵活。

立竿见影的益处是源代码可读性提高，调试时间显著缩短。采用这种编码方式后，定义的中断、指针和变量能够在一个位置修改，并传播到整个项目。此外，包含在头文件中的特定结构体和全局变量有助于编译器对多字节数据存储（大端模式/小端模式）的处理。如果编写代码时没有考虑到存储模式的差异，可能会导致错误发生，而且这种错误很难被检查出来，这应予以重视。

代码重用

除了在编译器之间切换的灵活和便利之外，编译器无关的代码比编译器相关的代码更具有可读性。这种可读性可以缩短调试时间，进而降低项目的整体成本。在一个应用中，不同工程师会在各自完成的项目中使用相同的源代码，这要求源代码能适用于多种工具链。这种情况下，开发人员应详细说明项目中测试通过的工具及如何将不同工具链集成到生成项目中。这种灵活性提高了工程师之间代码重用的能力。

如何做到？

在源代码中使用宏定义而非编译器相关的语法是使项目实现编译器无关的基础。
为了支持不同的工具链，项目中仅需的额外文件是一个包含宏定义的头文件。此文件包含一系列“if”条件语句，“if”语句中的参数是编译器名称。编译器名称一旦被选用，整个项目将使用该编译器相关的宏定义。因此，若要修改源代码中的多行代码，仅需修改宏定义文件中的一行代码。

试图将一个新的工具链集成到一个项目时，宏定义非常有用。例如，如果在宏定义文件中编写了不正确的中断定义，则开发人员仅需更改一个特定的宏定义，而无需更改源代码中的每一个中断服务程序定义。为了把新的编译器集成到项目中，开发人员需要在宏定义文件中添加一个新段，该段中包括if语句及宏定义列表。在这里，开发人员可以使用编译器相关的语法编写每个宏定义，该语法可以在编译器相关文档中找到。经过对宏定义文件的少量修改，新的工具链将可以与项目兼容。

使用宏定义头文件与使用微处理器相关的头文件的目的是相同的，都是为特殊功能寄存器、地址和位定义而服务的。宏定义头文件是一个被包含的头文件，旨在使代码开发过程更加容易。 每个编译器有自己特定的语法用于下列项目：

• 中断
• 中断原型
• 寄存器区
• 存储段定义
• 存储段中的定位变量
• 指向存储段的指针
• 空操作(NOPs)
• 特殊功能寄存器声明
• 特殊功能寄存器位声明

如果上述任何一项使用了编译器相关的语法，都将使项目不具有编译器无关性。当切换工具链时，其他潜在的问题包括：多字节存储模式差异、通用指针、寻址和变量的默认值。在大端模式中，编译器保存多字节数据中的最高字节值到最低存储地址；在小端模式中，编译器保存多字节数据中的最低字节值到最低存储地址。如果源代码中有对多字节数的任何操作，要特别注意这一主要差异。

图1 端模式

通用指针格式也可能有所不同。在三字节指针中，某些编译器可能使用最低字节保存存储目标的段地址，其余两个字节保存段内地址。而另一些编译器可能使用最高字节存储目标的段地址，其余两个字节用来保存段内地址。初始化一个位于特定存储区的变量，也可能导致潜在的问题，因为并非所有的编译器允许变量在定义时初始化。
编译器无关的宏定义头文件的例子和微控制器示例代码可从Silicon Labs官方网站下载：
https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/SoftwareDownloads.aspx

示例代码和编译器无关的宏定义头文件都可以在Silicon Labs的集成开发环境(IDE)中打开。Compiler_defs.h包含以下8051工具链宏定义：SDCC，Raisonance，Keil，Tasking和IAR。存储段、中断、中断原型、寄存器区、定位变量和存储相关指针的宏定义都包含在此文件中。此头文件可用于任何Silicon Labs微控制器，也可用于包含特殊功能寄存器(sfr)、中断向量和可位寻址特殊功能寄存器(SFR)的设备相关的头文件中。当工具链集成到项目时，compiler_defs.h中的宏定义可以作为一个起点。

小结

微控制器采用编译器无关性代码带来许多益处和便利，任何开发人员都应考虑这一点。创建编译器无关的项目带给开发人员显著的灵活性。与编译器依赖相关的风险被降低，同时可以对编译器的性能进行测试和对比。改变头文件中的一行代码，即可应用到整个项目，这节省了调试时间，提高了效率。

转自：http://www.edom.com.tw/cn/index.jsp?m=viewblock&id=297