嵌入式开发代码优化技巧分享

减少内存占用是关键

做嵌入式开发时，资源有限是常态。很多开发者在写代码时习惯性地定义全局变量或使用大数组，结果程序一跑起来内存就爆了。比如有个朋友在STM32上跑FreeRTOS，一口气开了五个任务，每个任务堆栈设成2KB，没考虑总内存才64KB，直接导致系统启动失败。后来改成按需分配，关键任务留足空间，次要的压缩到512字节，问题就解决了。

尽量用局部变量，能用uint8_t就别用int，能用const修饰的字符串全放ROM里。这样不仅省RAM，还能加快访问速度。

善用编译器优化选项

很多人写完代码直接用默认-O0编译，烧进去发现执行效率低。其实GCC提供的-O1、-O2甚至-Os都能显著提升性能，特别是-Os在保证体积小的同时还能优化执行路径。

举个例子，一段处理传感器数据的循环：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    value += sensor_read();
}

开启-O2后，编译器会自动把循环展开，甚至把函数调用内联，运行时间能缩短将近一半。

注意volatile关键字的使用

有些变量是给中断服务程序用的，比如标志位。如果不加volatile，编译器可能认为这个变量没被修改而直接从寄存器读取，造成逻辑错误。正确的做法是：

volatile uint8_t flag_ready = 0;

void EXTI_IRQHandler(void) {
    if (exti_line == SOME_LINE) {
        flag_ready = 1;
    }
}

这样确保每次读取都从内存取最新值。

避免频繁动态分配

malloc和free在嵌入式环境下风险高，容易造成内存碎片。尤其是长时间运行的设备，比如工业控制器，用几次malloc后可能突然申请不到内存就宕机了。建议初始化时一次性分配好缓冲区，或者用静态池管理。

有个实际案例：某智能水表原本每次上报数据都malloc发包缓存，三个月后现场设备陆续死机。换成预分配两个固定缓冲区轮换使用后，稳定性大幅提升。

精简外设驱动逻辑

很多开发者直接复制厂商提供的例程，但那些代码为了通用性往往包含大量冗余判断。比如配置一个GPIO，原厂代码可能写了十几行，其实核心就三句：

RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;
GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER5_0;
GPIOA->ODR |= GPIO_ODR_OD5;

该关的时钟要记得开，但多余的if判断、状态轮询可以砍掉。特别是在高速通信场景下，每条指令都在抢时间。

用查表代替实时计算

单片机算三角函数或平方根很慢。如果精度要求不高，完全可以用查表法。比如PWM调光曲线，提前把亮度对应的占空比算好存数组里：

const uint16_t brightness_table[256] = {
    0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 14, 19, 26, /* ... */
};

// 使用时直接查
PWM_SetDuty(brightness_table[level]);

响应速度快多了，而且CPU负载明显下降。

关注启动时间和功耗

电池供电的产品尤其要注意。有款蓝牙手环原先开机要两秒，用户抱怨太多。后来发现是初始化时逐个检测外设状态，改成只初始化必要的模块后，启动时间压到300ms以内。

平时不用的外设时钟及时关闭，进入低功耗模式前把IO口设成模拟输入，这些细节都能让待机电流从10μA降到2μA以下。