C 结构体，其中元素跨越字节边界并放置在下一个字节中

Question

我有以下 C 结构体，代表外部芯片中的寄存器

typedef union {
    // Individual Fields
    struct {
        uint8_t ELEM_1 : 4 ; // Bits 0-3
        uint8_t ELEM_2 : 3 ; // Bits 4-6
        uint8_t ELEM_3 : 2 ; // Bits 7-8
    } field;
    // Complete Value
    uint32_t value;
} ELEMENTS_t;

如您所见，ELEM_1 和 ELEM_2 可以毫无问题地放入一个字节中，并且在访问时，汇编代码如下所示

    ELEMENTS.field.ELEM_2 = 0x7;
  101488:   e55b3028    ldrb    r3, [fp, #-40]  ; 0xffffffd8
  10148c:   e3833070    orr r3, r3, #112    ; 0x70
  101490:   e54b3028    strb    r3, [fp, #-40]  ; 0xffffffd8
    ELEMENTS.field.ELEM_1 = 0xf;
  101494:   e55b3028    ldrb    r3, [fp, #-40]  ; 0xffffffd8
  101498:   e383300f    orr r3, r3, #15
  10149c:   e54b3028    strb    r3, [fp, #-40]  ; 0xffffffd8

它们都以正确的位顺序写入同一字节中。

问题出在我们到达 ELEM_3 时。该元素跨越字节边界，因为它应该放置在位 [8:7] 中，并且为了避免多次内存访问(可能)，编译器将其放置在完全独立的字节中，所以当我尝试访问它时，它看起来像这个

    ELEMENTS.field.ELEM_3  = 0x3;
  10147c:   e55b3027    ldrb    r3, [fp, #-39]  ; 0xffffffd9
  101480:   e3833003    orr r3, r3, #3
  101484:   e54b3027    strb    r3, [fp, #-39]  ; 0xffffffd9

在逐个字段访问这些元素时，这不会导致问题，但在尝试将数据刷新到外部芯片时就会出现问题。

有人知道如何告诉编译器将所有位打包在一起吗？这是使用针对 Zynq SoC 中嵌入的 ARM Cortex-A9 处理器的 Xilinx SDK。

Answer 1

你不能将 9 位打包成一个字节。所以它跨越了字节边界。如果寄存器是单字节，则它只能访问位 0 到 7。

如果您需要同时设置多个位，则可能会出现其他问题。