为什么草图要占用这么多空间和内存？

当我为Yún编译此草图时：

int led = 7;

void setup() {                
  pinMode(led, OUTPUT);     
}

void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);
}

我得到：

Sketch使用了5,098字节（17％）的程序存储空间。

最大为28,672字节。全局变量使用153字节（5％）的动态内存，剩余2407字节用于局部变量。最大为2560字节。

即使当我编译BareMinimum草图时：

void setup() {                
  // setup    
}

void loop() {
  // loop
}

我得到：

Sketch使用4,548字节（15％）的程序存储空间。

最大为28,672字节。全局变量使用151字节（5％）的动态内存，剩余2409字节用于局部变量。最大为2560字节。

为什么最少的草图要占用分配的程序存储空间的15％？为什么一个非常简单的草图会占据程序存储空间的17％？根据Arduino网站：

通过在程序中包含很多字符串，可以轻松使用所有内容。例如，这样的声明：char message[] = "I support the Cape Wind project.";将33个字节放入SRAM（每个字符占用一个字节，加上'\ 0'终止符）。

但是，在这些草图中都没有声明任何字符串。

似乎它们可能会导入或使用我未指定的其他库/类。也许它会导入系统默认库？或者是别的什么？

YUN是一个组合。部分Arduino和部分OpenWRT（Linux）。您的问题是关于Arduino的。实际上是类似于Leonardo的ATmega32u4，而不是UNO（ATmega328p）。32u4（Leo）通过USB上的虚拟串行端口进行通信（简答：需要支持），其中UNO具有真实的串行端口（也称为UART）。以下是AVR处理器不同板类型的构建统计信息。

请注意，在UNO上有一个外部芯片，可将USB转换为串行端口的DTR引脚，该芯片在连接时会触发ATmega328的复位引脚，从而导致引导加载程序重启。相比之下，Leo / Yun的USB转串口是在32u4的固件中实现的。因此，为了远程重启Leo或YUN的32u4芯片，加载的固件必须始终支持USB客户端驱动程序。消耗大约4K。

如果不需要USB，并且像UNO上的BareMinimum.ino一样，没有调用其他库资源，则核心Arduino库仅需要大约466个字节。

在UNO（ATmega328p）上编译BareMinimum.ino的统计信息

Sketch uses 466 bytes (1%) of program storage space. Maximum is 32,256 bytes.
Global variables use 9 bytes (0%) of dynamic memory, leaving 2,039 bytes for local variables. Maximum is 2,048 bytes.

在Leonardo（ATmega32u4）上编译BareMinimum.ino的统计信息

Sketch uses 4,554 bytes (15%) of program storage space. Maximum is 28,672 bytes.
Global variables use 151 bytes (5%) of dynamic memory, leaving 2,409 bytes for local variables. Maximum is 2,560 bytes.

在Yun（ATmega32u4）上编译BareMinimum.ino的统计信息

Sketch uses 4,548 bytes (15%) of program storage space. Maximum is 28,672 bytes.
Global variables use 151 bytes (5%) of dynamic memory, leaving 2,409 bytes for local variables. Maximum is 2,560 bytes.

Arduino在许多标准库，中断等中进行编译。例如，pinMode和digitalWrite函数使用查找表在运行时确定哪些GPIO寄存器向其写入数据。另一个例子是Arduino跟踪时间，默认情况下它定义了一些中断，而所有这些功能都需要一些空间。您会注意到，如果扩展程序，则占用空间只会稍有变化。

我个人喜欢对控制器进行最低限度的编程，而不会“膨胀”，但是您很快就会进入EE.SE和SO领域，因为一些易于使用的功能将不再可用。有一些用于pinMode和digitalWrite的替代库，它们可以编译成较小的占用空间，但也有其他缺点，例如静态编译的pin（其中led不能是变量，而可以是常量）。

您已经有了一些非常好的答案。我发布此内容只是为了分享有一天我做的一些统计数据，我问自己同样的问题：在最小的草图上占用这么多空间是什么？实现相同功能的最低要求是多少？

以下是最小闪烁程序的三个版本，该程序每秒切换引脚13上的LED。所有三个版本均已使用avr-gcc 4.8.2，avr-libc 1.8.0和arduino-core 1.0.5（我不使用Arduino IDE）针对Uno（不涉及USB）进行编译。

首先，标准的Arduino方式：

const uint8_t ledPin = 13;

void setup() {
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    delay(1000);
}

编译为1018字节。通过同时使用avr-nm和反汇编，我将大小分解为各个功能。从最大到最小：

 148 A ISR(TIMER0_OVF_vect)
 118 A init
 114 A pinMode
 108 A digitalWrite
 104 C vector table
  82 A turnOffPWM
  76 A delay
  70 A micros
  40 U loop
  26 A main
  20 A digital_pin_to_timer_PGM
  20 A digital_pin_to_port_PGM
  20 A digital_pin_to_bit_mask_PGM
  16 C __do_clear_bss
  12 C __init
  10 A port_to_output_PGM
  10 A port_to_mode_PGM
   8 U setup
   8 C .init9 (call main, jmp exit)
   4 C __bad_interrupt
   4 C _exit
-----------------------------------
1018   TOTAL

在上面的列表中，第一列是字节大小，第二列表明代码是来自Arduino核心库（A，总共822个字节），C运行时（C，148个字节）还是用户（U） ，48个字节）。

从该列表可以看出，最大的功能是为定时器0溢出中断提供服务的例程。该程序负责跟踪时间的，由需要的millis()，micros()和delay()。第二大功能是init()，它为PWM设置硬件定时器，使能TIMER0_OVF中断并断开USART（由引导程序使用）。此函数和上一个函数都在中定义 <Arduino directory>/hardware/arduino/cores/arduino/wiring.c。

接下来是C + avr-libc版本：

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main(void)
{
    DDRB |= _BV(PB5);     /* set pin PB5 as output */
    for (;;) {
        PINB = _BV(PB5);  /* toggle PB5 */
        _delay_ms(1000);
    }
}

各个尺寸的细分：

104 C vector table
 26 U main
 12 C __init
  8 C .init9 (call main, jmp exit)
  4 C __bad_interrupt
  4 C _exit
----------------------------------
158   TOTAL

对于C运行时，这是132个字节，包括内联函数的用户代码是26个字节_delay_ms()。

应该指出的是，由于该程序不使用中断，因此不需要中断向量表，并且可以将常规用户代码放在其位置。以下程序集版本正是这样做的：

#include <avr/io.h>
#define io(reg) _SFR_IO_ADDR(reg)

    sbi io(DDRB), 5  ; set PB5 as output
loop:
    sbi io(PINB), 5  ; toggle PB5
    ldi r26, 49      ; delay for 49 * 2^16 * 5 cycles
delay:
    sbiw r24, 1
    sbci r26, 0
    brne delay
    rjmp loop

它avr-gcc -nostdlib仅用14个字节组合在一起（带有），其中大部分用于延迟切换，以便可以看到闪烁。如果删除该延迟循环，最终将得到一个6字节的程序，该程序闪烁得太快而看不见（在2 MHz时）：

    sbi io(DDRB), 5  ; set PB5 as output
loop:
    sbi io(PINB), 5  ; toggle PB5
    rjmp loop

我写了一篇文章，为什么一个LED闪烁需要1000字节？。

简单的回答是：“ 两个 LED 闪烁不需要2000字节！”

更长的答案是，标准的Arduino库（如果您不想使用则不必使用）具有一些不错的功能来简化您的生活。例如，您可以在运行时按编号对引脚进行寻址，其中库将（例如）引脚8转换为正确的端口和正确的位数。如果您对端口访问进行硬编码，则可以节省开销。

即使您不使用它们，标准库也包含用于计数“滴答声”的代码，因此您可以找出当前的“时间”（通过调用millis()）。为此，它必须增加一些中断服务程序的开销。

如果您简化（在Arduino Uno上）到此草图，则会使程序内存使用量减少到178字节（在IDE 1.0.6上）：

int main ()
  {
  DDRB = bit (5);
  while (true)
    PINB = bit (5);
  }

好的，这不是178个字节，其中的前104个字节是硬件中断向量（每个中断4个字节，共26个向量）。

因此可以说，LED闪烁只需74个字节。在这74个字节中，大多数实际上是由编译器生成的用于初始化全局内存的代码。如果添加足够的代码以使两个LED闪烁：

int main ()
  {
  DDRB = bit (5);  // pin 13
  DDRB |= bit (4);  // pin 12

  while (true)
    {
    PINB = bit (5); // pin 13
    PINB = bit (4); // pin 12
    }
  }

然后，代码大小增加到186个字节。因此，您可能会争辩说，186 - 178 = 8使LED闪烁仅需字节。

因此，需要8个字节来使LED闪烁。对我来说听起来很有效率。

万一您想在家中尝试此操作，我应该指出，尽管上面发布的代码使两个LED闪烁，但实际上的确非常快。实际上，它们以2 MHz的频率闪烁-参见屏幕截图。通道1（黄色）是引脚12，通道2（青色）是引脚13。

如您所见，输出引脚具有频率为2 MHz的方波。由于代码中引脚的切换顺序，引脚13在引脚12之前的状态更改为62.5 ns（一个时钟周期）。

因此，除非您的眼睛比我的眼睛好得多，否则您实际上不会看到任何眨眼的效果。

作为一个有趣的额外的，实际上你可以切换2个在销相同量的程序空间可翻转一个引脚。

int main ()
  {
  DDRB = bit (4) | bit (5);  // set pins 12 and 13 to output

  while (true)
    PINB =  bit (4) | bit (5); // toggle pins 12 and 13
  } // end of main

编译为178个字节。

这会给您更高的频率：

现在我们达到了2.66 MHz。