c - 嵌入式 C 中绝对值的有效阈值检查

Question

我正在考虑一种有效的方法来实现阈值检查(具有可选的滞后和延迟)。

要求/情况:

我想检查一下，例如相对于上阈值和下阈值的非负值(例如绝对压力)分别导致过压错误位或欠压错误位。将有多个设置和重置阈值。 (我想以数组的形式组织)

考虑到迟滞，应有不同的设置和复位值:例如对于过压情况，设定压力阈值p_set (错误位被设置)和复位阈值 p_reset <= p_set 。同样适用于欠压，但这里 p_reset >= p_set ，这会导致比较运算符反转:

// Over pressure detection
if (pressure > overPressureSetThld){
  // Over pressure -> set error bit
else if (pressure < overPressureResetThld){
  // Reset over pressure error bit
}

// Under pressure detection
if (pressure < underPressureSetThld){              // Inverted comparison operator
  // Under pressure -> set error bit
else if (pressure > underPressureResetThld){       // Inverted comparison operator
  // Reset under pressure error bit

替代方案:

考虑到这一点，我看到了两种选择:

1. 像上面一样直接实现 -> 更大的代码大小/“重复”代码(特别是考虑到延迟)

2. 比较相对值(减法和abs，需要引用压力)->减少代码大小，因为只需要一个if-elseif，但运行时负载更高例如:

   if (abs(pressure - REFRENCE_PRESSURE) > relSetThld){ // Threshold relative to reference and positive
// Set over/under pressure error bit
else if (abs(pressure - REFRENCE_PRESSURE) < relResetThld){ // Threshold relative to reference and positive
// Reset over/under pressure error bit

问题:

我倾向于使用替代方案 2，但我问自己(和你)是否有更好的方法来做到这一点。欢迎提出建议!

最佳克里斯托夫

Answer 1

考虑到执行速度，实现检查多个级别之类的最有效方法是从各个级别中形成“二分搜索”/BST。在实践中这意味着编写一个 if-else 链:

if(val < level_mid)
  if(val < level_low)
    // ...
  else
    // ...
else
  if(val < level_high)
    // ...
  else
    // ...

在性能和分支方面，您无法真正击败上述内容。就可读性/可维护性而言，最佳代码应该是这样的:

if(val < level_lowest)
  // ...
else if(val < level_low)
  // ...
else if(val < level_mid)
  // ...
else if(val < level_high)
  // ...

这段代码也相当有效，但比“二分搜索”替代方案更具可读性/可维护性。一如既往，亲自拆解看看。

但是，当然，在不考虑特定系统的情况下手动优化代码并不是很明智。例如，假设您使用的是 8 位或 16 位 CPU。在这种情况下，对性能而言最重要的是所涉及的整数类型的大小。同样，在没有 FPU 的 MCU 上使用浮点类型将导致代码效率极低。

如果针对代码大小进行优化，您应该考虑与分支数量完全不同的方面。摆脱臃肿的库调用是第一件事(我正在看着你，stdio.h)。

仅仅为了减少代码大小而采取绝对值之类的做法是没有意义的 - 它会减少代码大小并不明显。然而，它肯定会增加复杂性。这反过来又会导致更大的代码和更多的错误。应用KISS principle .