单片机字节对齐

2020-01-07

今天遇到一次字节对齐问题，找了半天，突发奇想，怀疑起是不是字节顺讯的问题，终于弄好了。

现象

使用串口接收一串数据，然后将数据整体赋值给结构体，中间使用强制转换，

typedef struct 
{
	// 焊接工作标志
	uint16_t WorkFlag;

	// 应用参数
	uint16_t Num; // 焊钳编号
	uint16_t Thick; // 材料总厚度
	// 电源参数
	uint16_t CurrentMax; // 电源最大电流
	uint16_t VoltageMax; // 电源最大电压
	uint16_t WorkTime[8]; // 电源分段时间参数
	uint16_t WorkCurrent[7]; // 电源分段时间参数
	uint16_t PowerReserveData[4]; // 电源保留参数
	// 焊钳参数
	uint16_t Speed; // 打压速度
	uint16_t Acc; // 打压加速度
	uint16_t S_Calib; // 位移标定参数
	uint16_t F_Calib; // 压力标定参数
	uint16_t Worn; // 磨损参数
//  uint16_t test;
	float GunReserveData[12]; // 焊钳保留参数
	//焊钳分段压力参数
	float Force[4];	 // 压力分段参数
	//预留参数
	uint16_t OtherReserveData[12];// 其他预留参数
	// 焊钳开口率
	uint16_t OpenRatio;

}QT_RX_PARAM;

*m_rx_param = *(QT_RX_PARAM *)(rx_buf + 4 );

但是浮点数据或者32位数据都向后移动了2个字节

解决办法

中间想了许多办法，但是都没有用处，想到有可能是字节问题，在结构体上使用2字节对齐

1
2
3

#pragma pack(2)
、、、
#pragma pack()

能力不够，使用__attribute时没能操作成功

1
2

__attribute((aligned (n)))： 让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构体中有成员的长度大于n，则按照最大成员的长度来对齐。
__attribute__ ((packed))： 取消结构在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐。

拓展

转载于https://www.cnblogs.com/clover-toeic/p/3853132.html

什么是字节对齐

现代计算机中，内存空间按照字节划分，理论上可以从任何起始地址访问任意类型的变量。但实际中在访问特定类型变量时经常在特定的内存地址访问，这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序一个接一个地存放，这就是对齐。
对齐的原因和作用

不同硬件平台对存储空间的处理上存在很大的不同。某些平台对特定类型的数据只能从特定地址开始存取，而不允许其在内存中任意存放。例如Motorola 68000 处理器不允许16位的字存放在奇地址，否则会触发异常，因此在这种架构下编程必须保证字节对齐。

但最常见的情况是，如果不按照平台要求对数据存放进行对齐，会带来存取效率上的损失。比如32位的Intel处理器通过总线访问(包括读和写)内存数据。每个总线周期从偶地址开始访问32位内存数据，内存数据以字节为单位存放。如果一个32位的数据没有存放在4字节整除的内存地址处，那么处理器就需要2个总线周期对其进行访问，显然访问效率下降很多。

因此，通过合理的内存对齐可以提高访问效率。为使CPU能够对数据进行快速访问，数据的起始地址应具有“对齐”特性。比如4字节数据的起始地址应位于4字节边界上，即起始地址能够被4整除。

此外，合理利用字节对齐还可以有效地节省存储空间。但要注意，在32位机中使用1字节或2字节对齐，反而会降低变量访问速度。因此需要考虑处理器类型。还应考虑编译器的类型。在VC/C++和GNU GCC中都是默认是4字节对齐
对齐的分类和准则
主要基于Intel X86架构介绍结构体对齐和栈内存对齐，位域本质上为结构体类型。

对于Intel X86平台，每次分配内存应该是从4的整数倍地址开始分配，无论是对结构体变量还是简单类型的变量。

3.1. 结构体对齐

在C语言中，结构体是种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型(如int、long、float等)的变量，也可以是一些复合数据类型(如数组、结构体、联合等)的数据单元。编译器为结构体的每个成员按照其自然边界(alignment)分配空间。各成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。字节对齐的问题主要就是针对结构体。

3.2 对齐准则

先来看四个重要的基本概念：

1) 数据类型自身的对齐值：char型数据自身对齐值为1字节，short型数据为2字节，int/float型为4字节，double型为8字节。

2) 结构体或类的自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。

3) 指定对齐值：#pragma pack (value)时的指定对齐值value。

4) 数据成员、结构体和类的有效对齐值：自身对齐值和指定对齐值中较小者，即有效对齐值=min{自身对齐值，当前指定的pack值}。

基于上面这些值，就可以方便地讨论具体数据结构的成员和其自身的对齐方式。