NIOSNios II 软件代码优化方法

 

Altera公

司的NiosII软核处理器具有完全可定制特性、高性能、较低的产品和实施成本、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ANSI 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，ANSI C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_start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。它可以控制访问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()。main()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：void alt_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1所示。

图1 使用-O3选项

2.2 使用小封装的驱动库
　HAL为处理器的外设提供了两种驱动库：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

http://www.zdh1909.com/html/fpga/10052_2.html

 

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