AVR的位域方式和移位宏方式的比较

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AVR的两种位操作的比较（位域方式和移位宏方式）
测试环境如下：
硬件:AT90S2313
软件: WiinAVR gcc3.3 -Os级优化(最小size)。

说明：
由于AVR不支持位操作，所以必须通过软件来实现。下面对我所知道的两种方法进行一个简单的比较。
1、位域方式。先定义一个位域，
         typedef struct _bit_struct
         {
            unsigned char bit0 : 1 ;
            unsigned char bit1 : 1 ;
            unsigned char bit2 : 1 ;
            unsigned char bit3 : 1 ;
            unsigned char bit4 : 1 ;
            unsigned char bit5 : 1 ;
            unsigned char bit7 : 1 ;
            unsigned char bit6 : 1 ;
         }bit_field;
      再用一个宏 ,来指向要操作的位。
         #define LED          GET_BITFIELD(PORTB).bit0
         #define BUTTON    GET_BITFIELD(PINB).bit7
      使用时只需要直接赋值即可：如LED =    0 ,LED = 1,  或者直接判断 LED==0 , LED ==1.
      这种方法类似C51中的位操作。直接。
2、位移宏方式。主要有三个.
            #define Set_Bit(val, bitn) (val |=(1<<(bitn)))
            #define Clr_Bit(val, bitn)    (val&=~(1<<(bitn)))
            #define Get_Bit(val, bitn) (val &(1<<(bitn)) )
      　三个分别用来设置某一位，清除某一位，取某一位的值.
         使用方法为.Set_Bit(PORTA,3); Clr_Bit(PORTB,2); Get_Bit(val,5);
3、测试程序.
   说明，假设PORTB.7接按纽，PORTB.0 接LED
   测试程序完成如下操作。

   当BUTTON == 0时 ,LED输出1 否则输出0，
   这样的目的是即测试了输入，又测试了输出1和输出0，相对全面一点。  C代码如下.
            // testled.c    测试AVR的位操作.
            // 这是gcc；如是其它编译器，请修改。
            #include
            // 定义一个寄存器（Register）或端口（Port）的八个位
            typedef struct _bit_struct
            {
                  unsigned char bit0 : 1 ;
                  unsigned char bit1 : 1 ;
                  unsigned char bit2 : 1 ;
                  unsigned char bit3 : 1 ;
                  unsigned char bit4 : 1 ;
                  unsigned char bit5 : 1 ;
                  unsigned char bit7 : 1 ;
                  unsigned char bit6 : 1 ;
            }bit_field;
               //定义一个宏，用来得到每一位的值
            #define GET_BITFIELD(addr) (*((volatile  bit_field *) (addr)))
            //定义每一个位
            #define LED       GET_BITFIELD(PORTB).bit0
            #define BUTTON    GET_BITFIELD(PINB).bit7

            #define Set_Bit(val, bitn) (val |=(1<<(bitn)))
            #define Clr_Bit(val, bitn) (val&=~(1<<(bitn)))
            #define Get_Bit(val, bitn) (val &(1<<(bitn)) )
            int main( void )
            {
                  DDRB = 0x41; //配置PB0为输出,PB7为输入
                  if ( BUTTON==0 )    LED = 1; else LED = 0;
                  //if(!Get_Bit(PINB,7) )  Set_Bit(PORTB,0); else Clr_Bit(PORTB,0);
                  while(1);
            }
   //    ----------------------       end       -----------------------------
4、测试过程。
   a.先使用位域方式。
   主程序中使用 if ( BUTTON==0 )    LED = 1; else LED = 0;
   结果如下：
                  int main( void )
                  {
                  4a: cf ed          ldi r28, 0xDF ; 223
                  4c: d0 e0          ldi r29, 0x00 ; 0
                  4e: de bf          out 0x3e, r29 ; 62
                  50: cd bf          out 0x3d, r28 ; 61
                     DDRB = 0x41;    //配置PB0为输出,PB7为输入
                  52: 81 e4          ldi r24, 0x41 ; 65
                  54: 87 bb          out 0x17, r24 ; 23
                     if ( BUTTON==0 )    LED = 1; else LED = 0;
                  56: 86 b3          in r24, 0x16 ; 22
                  58: e8 2f          mov r30, r24
                  5a: ff 27          eor r31, r31
                  5c: 80 81          ld r24, Z
                  5e: 86 fd          ***rc r24, 6
                  60: 07 c0          rjmp .+14       ; 0x70
                  62: 88 b3          in r24, 0x18 ; 24
                  64: e8 2f          mov r30, r24
                  66: ff 27          eor r31, r31
                  68: 80 81          ld r24, Z
                  6a: 81 60          ori r24, 0x01 ; 1
                  6c: 80 83          st Z, r24
                  6e: 06 c0          rjmp .+12       ; 0x7c
                  70: 88 b3          in r24, 0x18 ; 24
                  72: e8 2f          mov r30, r24
                  74: ff 27          eor r31, r31
                  76: 80 81          ld r24, Z
                  78: 8e 7f          andi r24, 0xFE ; 254
                  7a: 80 83          st Z, r24
                     while(1);
                  7c: ff cf          rjmp .-2       ; 0x7c
main函数共52Bytes.其中，从lst文件看得出:main函数的初始化用了4条指令，8Bytes. 最后一句while(1);用了1条指令2Bytes.( for循环和do-while也是)
      DDRB="0x41用了2条指令4Bytes". 计算一下：52-8-4-2=38Bytes,即if ( BUTTON==0 ) LED = 1; else LED = 0; 这句用了19条指令38Bytes.(居然运用了3个寄存器白r24,r30,r31,和一个Z，代码真是苦涩，，我看不懂，准备以后作代码加密用.  )
   b.使用移位宏方式。
   将 if ( BUTTON==0 )    LED = 1; else LED = 0;  换为等效的 if(!Get_Bit(PINB,7) )  Set_Bit(PORTB,0); else Clr_Bit(PORTB,0);
   结果,main函数仅24Bytes.其它代码一样，略去. 所以，上面这句代码仅用了24-14=10Bytes ,5条指令。生成的代码如下:
            56: b7 99          ***ic 0x16, 7 ; 22
            58: 02 c0          rjmp .+4       ; 0x5e
            5a: c0 9a          ***i 0x18, 0 ; 24
            5c: 01 c0          rjmp .+2       ; 0x60
            5e: c0 98          cbi 0x18, 0 ; 24
5. 菜论：鱼和熊掌。
   由于AVR可以对I/O脚进行***ic,***i,cbi,这样的位操作，所以使用I/O脚操作时，移位宏可以产生高效的代码。
   例如，要实现上面的几个简单的指令，为了实现LED=1这样的类似C51的***it的效果，我必须多付出(38-10=28Bytes)的代价。
6......
      对于I/O脚，可以产生这样高效的代码，是因为有***i和cbi这样的指令，那么对于一般的变量，又如何呢？................