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摘要 旨在提高89C51系列單片機鳊程中經常用到的整數二十進制轉換的代碼執行效率。提出的快速算法思路是，首先求出整數中包含的1000的個數，方法是采用二進制整數的高6位作為其預估，再通過2次校正得到準確值。算法的關鍵是充分利用89C51單片機的兩條特殊指令——單字節乘和單字節除。其耗費時間不及使用sprintf()函數的1／10。
關鍵詞 89C5l 單片機二一十進制轉換快速算法
89C5l系列單片機歷經20多年的發展，仍然長盛不衰，在工業控制及儀器儀表中得到廣泛應用；用于89C5l單片機軟件開發的Keil C51編譯系統也日臻成熟，成為89C5l系列單片機軟件開發的優先選擇。在單片機系統開發中，經常遇到整數二十進制轉換的問題，一般可以采用C語言中的標準函數sprintf()來實現；但由于該函數是通用格式輸出函數，代碼量大(超過l KB)，用于整數二一十進制轉換的運算時間過妊(在12 MHz晶振頻率下超過l ms)，這在計算密集(computation intensive)的應用中是一個影響系統性能的重要因素。在低功耗系統設計中，也必須考慮因為運算時間長而增加系統耗電量的問題。經常有網發詢問如何高效地實現這種轉換。筆者通過對二進制整數的深入分析，巧妙運用89C5l單片機的特殊單字節乘除指令，成功地實現了整數二一十進制轉換的快速算法。本文將詳細介紹快速算法，給出頗具實用性的優化代碼，并與使用sprintf()函數的實現及傳統的匯編代碼實現進行性能比較。
1 傳統的匯編代碼實現
要實現快速運算，很自然地想到教科書中提到的雙字節二進制整數轉換成3字節BCD碼整數的子程序。其采用的算法是，依次將整數的每位左移至CY位，再把CY位左移至一個3字節隊列中，并進行十進制調整。通過16次移位完成運算，結果為壓縮格式的3字節BCD編碼。
匯編子程序如下：
該算法代碼簡潔明了，只使用51條指令代碼，但執行這段程序卻要耗費312個指令周期。如果要符合C51調用規則，則要多出25個指令代碼空間和21個指令周期，顯然效率不高。
2 快速算法
快速算法從千位入手，首先求取整數中包含l 000的個數(以下稱為“千數”)。求取了千數，其他問題就迎刃而解了。
設二進制整數以b=[b15…b0]表示，取值范圍為O～65535。其高6位[b15…b10]取值范圍為0～63，在整數中代表的數值為(0～63)*1024；后10位[b9…b0]代表的數值范圍為O～l 023。可以寫出如下算式：
可以用[b15…b10]作為整數中千數的預估。
余數的最大值為63×24+1 023=2535。這表明余數中最多還有2個l000，也就是說千數的預估誤差最多為2，因此最多通過2次校正，就可求得千數的準確值。2次校正方法：
①如果余數高位字節≥4(即余數≥1024，這樣用只是為了簡化代碼；也可以用余數≥1000的判定條件)，則千數+l，余數～1000；
②如果余數≥l000，則千數+1，余數～l000。
至此就求出了千數。千數用10整除所得商和模余作為萬位數和千位數。
從余數中求取百、十，個位數也很簡單：
余數用100整除得到百位數。實際是先把余數右移2位，此時已成單字節數，再用單字節除指令進行除以25的操作，即得到百位數；而除去百位后的余數已是單字節數，可輕易取得十位數與個位數。
用C語言編寫的函數如下：
在Keil C51集成環境中，為該函數生成匯編程序源碼，再對源碼進行優化，最后得到滿足C51調用規則的、效率極高的匯編語言源代碼。(源代碼見本刊網站www．mesnct．com．cn——編者注。)
這個匯編語言源代碼可以直接作為項目文件使用，也可以用來生成函數庫。
3 性能比較
(1)與傳統匯編語言的性能比較
符合C5l調用規則的傳統匯編語言子程序占用76字節的代碼空間，耗用333個指令周期；快速算法最多耗用107個指令周期，耗時只有傳統算法的32％。
(2)與使用sprintf()函數相比較
使用如下的程序來比較二者的性能：
sprintf()函數占用1064字節的代碼空間，耗用1151個指令周期；快速算法占用97字節的代碼空間，最多耗用107個指令周期，只占使用sprintf()函數耗時的9．3％。
結論
無論是與傳統匯編語言子程序，還是與使用sprintf()函數的程序相比，快速算法都有很大的速度優勢；是一種針對8位機的創新算法，具有很強的工程實用性，值得推廣應用。 |
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