c - 在没有 uint8_t 数据类型的 MCU 上使用 uint8_t 的结构

Question

我是一名嵌入式软件开发人员，我想连接到外部设备。该设备通过 SPI 发送数据。该数据的结构由外部设备制造商预定义，无法编辑。制造商正在提供一些头文件，其中包含通过 SPI 发送的所有数据的许多类型定义。制造商还提供了一个 API 来以正确的方式处理接收到的数据包(我可以访问该 API 的源代码)。

现在解决我的问题:typedefed 结构包含许多 uint8_t 数据类型。不幸的是，我们的 MCU 不支持 uint8_t 数据类型，因为最小的类型是 16 位宽(所以即使是 char 也有 16 位)。

要正确使用 API，结构必须填充通过 SPI 接收的数据。由于传入数据是字节数据包，我们不能只将此数据复制到结构中，因为我们的结构对那些 8 位类型使用 16 位。因此，我们需要进行许多位移位操作才能正确分配接收到的数据。

示例:(制造商 typedef 结构)

typedef struct NETX_COMMUNICATION_CHANNEL_INFOtag
{
  uint8_t   bChannelType;              //uint16_t in our system
  uint8_t   bChannelId;                //uint16_t in our system
  uint8_t   bSizePositionOfHandshake;  //uint16_t in our system
  uint8_t   bNumberOfBlocks;           //uint16_t in our system
  uint32_t  ulSizeOfChannel;           
  uint16_t  usCommunicationClass;      
  uint16_t  usProtocolClass;           
  uint16_t  usProtocolConformanceClass;
  uint8_t   abReserved[2];             //uint16_t in our system
} NETX_COMMUNICATION_CHANNEL_INFO;

谁能想出一个简单的解决方法来解决这个问题？我真的不想为每个接收到的数据包类型编写一个单独的移位操作。 (性能/时间/空间浪费)

我的想法(使用位域将 2xuint8_t 填充到 uint16_t 或将 4xuint8_t 填充到 uint32_t)

typedef struct NETX_COMMUNICATION_CHANNEL_INFOtag
{
  struct packet_uint8{
    uint32_t  bChannelType              :8;
    uint32_t  bChannelId                :8;
    uint32_t  bSizePositionOfHandshake  :8;
    uint32_t  bNumberOfBlocks           :8;
  }packet_uint8;
  uint32_t  ulSizeOfChannel;               
  uint16_t  usCommunicationClass;          
  uint16_t  usProtocolClass;               
  uint16_t  usProtocolConformanceClass;    
  uint16_t  abReserved;                    
} NETX_COMMUNICATION_CHANNEL_INFO;

现在我不确定这个解决方案是否可行，因为位域中的位顺序不一定是源文件中的顺序。 (或者如果所有位域都具有相同的大小？)

我希望我对问题的描述足以让您理解。

感谢和问候。

Answer 1

您的编译器手册应该描述位字段的布局方式。仔细阅读。还有一个叫做 __attribute__((byte_peripheral)) 的东西也应该有助于在内存映射设备中合理地打包位域。

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如果您不确定位域，只需对这些字段使用uint16_t 和一个带有移位的访问宏，例如

#define FIRST(x) ((x) >> 8)
#define SECOND(x) ((x) & 0xFF)

...
    uint16_t channel_type_and_id;
...

int channel_type = FIRST(x->channel_type_and_id);
int channel_id = SECOND(x->channel_type_and_id);

那么您只需要确定平台的字节顺序即可。如果您需要更改 MCU 似乎支持的字节顺序？您可以重新定义这些宏。

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位域很可能仍会根据移位来实现，因此不会节省太多 - 如果寄存器有字节访问函数，那么编译器就会知道优化 x & 0xff 使用它们