51單片機(jī)二~十進(jìn)制的轉(zhuǎn)化方法

摘要旨在提高89C51系列單片機(jī)鳊程中經(jīng)常用到的整數(shù)二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的代碼執(zhí)行效率。提出的快速算法思路是，首先求出整數(shù)中包含的1000的個數(shù)，方法是采用二進(jìn)制整數(shù)的高6位作為其預(yù)估，再通過2次校正得到準(zhǔn)確值。算法的關(guān)鍵是充分利用89C51單片機(jī)的兩條特殊指一一單字節(jié)乘和單字節(jié)除。其耗費時間不及使用sprintf()函數(shù)的1/10。關(guān)鍵詞89C5I單片機(jī)二一十進(jìn)制轉(zhuǎn)換快速算法89C5I系列單片機(jī)歷經(jīng)20多年的發(fā)展，仍然長盛不衰，在工業(yè)控制及儀器儀表中得到廣泛應(yīng)用；用于89C5I單片機(jī)軟件開發(fā)的KeilC51編譯系統(tǒng)也日臻成熟，成為89C5I系列單片機(jī)軟件開發(fā)的優(yōu)先選擇。在單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)中，經(jīng)常遇到整數(shù)二十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的問題，一般可以采用C語言中的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)sprintf()來實現(xiàn)；但由于該函數(shù)是通用格式輸出函數(shù)，代碼量大(超過IKB)，用于整數(shù)二一^進(jìn)制轉(zhuǎn)換的運算時間過妊(在12MHz晶振頻率下超過Ims)，這在計算密集(computationintensive)的應(yīng)用中是一個影響系統(tǒng)性能的重要因素。在低功耗系統(tǒng)設(shè)計中，也必須考慮因為運算時間長而增加系統(tǒng)耗電量的問題。經(jīng)常有網(wǎng)發(fā)詢問如何高效地實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。筆者通過對二進(jìn)制整數(shù)的深入分析，巧妙運用89C5I單片機(jī)的特殊單字節(jié)乘除指令，成功地實現(xiàn)了整數(shù)二一十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的快速算法。本文將詳細(xì)介紹快速算法，給出頗具實用性的優(yōu)化代碼，并與使用sprintf()函數(shù)的實現(xiàn)及傳統(tǒng)的匯編代碼實現(xiàn)進(jìn)行性能比較。1傳統(tǒng)的匯編代碼實現(xiàn)要實現(xiàn)快速運算，很自然地想到教科書中提到的雙字節(jié)二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成3字節(jié)BCD碼整數(shù)的子程序。其采用的算法是，依次將整數(shù)的每位左移至CY位，再把CY位左移至一個3字節(jié)隊列中，并進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整。通過16次移位完成運算，結(jié)果為壓縮格式的3字節(jié)BCD編碼。匯編子程序如下:人口「雙字節(jié)十六進(jìn)制整數(shù)在R隊R7中，出口：轉(zhuǎn)換結(jié)果放在R3、RLR5中匠影響資源，BSW.A.R2-R7堆核費求點字節(jié)，B】N2&：D；CLRA*BCD碼清零MOVR^AMOVRLAMOVR5,AMOVR私*10H；RLOOP：MOVA,R7彳雙字節(jié)左移.高位移出到CY中RLCAMOVR7,AMOVA,R5RLCAMOVR6.AMOVA,R5；況1）媽帶進(jìn)位自加，相當(dāng)于左移1位ADDCA,賢DAA；十進(jìn)制調(diào)整MOVR5,AMOVA,R4ADDCA*R4DAAMOVR4,人MQVA,R3ADDCA,R3MOVR3,A*萬位數(shù)不超過6,無需調(diào)整DJNZR2.RLOOP門6位姓理完后結(jié)束RE丁該算法代碼簡潔明了，只使用51條指令代碼，但執(zhí)行這段程序卻要耗費312個指令周期。如果要符合C51調(diào)用規(guī)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(shù)中包含l000的個數(shù)（以下稱為''千數(shù)〃）。求取了千數(shù)，其他問題就迎刃而解了。設(shè)二進(jìn)制整數(shù)以b=［b15...b0］表示，取值范圍為。?65535。其高6位［b15...b10］取值范

圍為0?63,在整數(shù)中代表的數(shù)值為(0?63)*1024；后10位［b9...b0］代表的數(shù)值范圍為。?l023?？梢詫懗鋈缦滤闶剑篵=［b廣…b“」=*1024+_b9…b」—Pb-r.k**bi()J*1門00+(［*24+「bq…］)=［原…亂］供1。00十余數(shù)可以用［b15...b10］作為整數(shù)中千數(shù)的預(yù)估。余數(shù)的最大值為63x24+1023=2535。這表明余數(shù)中最多還有2個1000,也就是說千數(shù)的預(yù)估誤差最多為2,因此最多通過2次校正，就可求得千數(shù)的準(zhǔn)確值。2次校正方法：如果余數(shù)高位字節(jié)＞4(即余數(shù)＞1024,這樣用只是為了簡化代碼；也可以用余數(shù)＞1000的判定條件)，則千數(shù)+1,余數(shù)?1000；如果余數(shù)＞1000,則千數(shù)+1,余數(shù)?1000。至此就求出了千數(shù)。千數(shù)用10整除所得商和模余作為萬位數(shù)和千位數(shù)。從余數(shù)中求取百、十，個位數(shù)也很簡單：余數(shù)用100整除得到百位數(shù)。實際是先把余數(shù)右移2位，此時已成單字節(jié)數(shù)，再用單字節(jié)除指令進(jìn)行除以25的操作，即得到百位數(shù)；而除去百位后的余數(shù)已是單字節(jié)數(shù)，可輕易取得十位數(shù)與個位數(shù)。用C語言編寫的函數(shù)如下：unionbinlGiunsignedintax；unsignedcharal[2.;〃函數(shù)人口:ua為輸入整數(shù).ps為輸出緩沖區(qū)指針bin2bed(unsignedintua.chardata*ps)'unionbinl6databl6；chardata*p；unsignedchardatawq；〃千數(shù)預(yù)拈Iqrbl6.ax=ua；wq=bl6.al[0」>>2；〃求余數(shù),仍放在B16中bl6.al[。_&?=0x03tbl6、ax+=wq*24；//對預(yù)估值的2次校正，獲得準(zhǔn)確千位值，并計算余數(shù)if(bl6.■al「0[>=4)〈wq++;bl6,ax一=1000心>=1。脆)<wq++;M6.ax--1000;)求萬、千位數(shù)p=ps；p1——h=wq；1.0:p十十=g/i10;〃求百位數(shù)wq=(uiisi^ntdchar)(blfi,^x7>AZ”23;p十-?=壽再求余數(shù)，此時余數(shù)已是單字節(jié)數(shù)wq—bl6.<ix.一wq*100;斗p十+=wq101pH—=wq.洛1U;■>*在KeilC51集成環(huán)境中，為該函數(shù)生成匯編程序源碼，再對源碼進(jìn)行優(yōu)化，最后得到滿足C51調(diào)用規(guī)則的、效率極高的匯編語言源代碼。(源代碼見本刊網(wǎng)站編者注。)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(shù)庫。3性能比較(1)與傳統(tǒng)匯編語言的性能比較符合C51調(diào)用規(guī)則的傳統(tǒng)匯編語言子程序占用76字節(jié)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(tǒng)算法的32%。(2)與使用sprintf()函數(shù)相比較使用如下的程序來比較二者的性能：程序1使用快速算法externvoidbjn2bcd(tin^igncJintuitchar<lata*ps^jvoidmain。{unsignedintdataui=65535；chardatabuffer]6」；binbedthl,buffer);