GCC 变量映射和 MISRA-C答案

【问题标题】：GCC variable mapping and MISRA-CGCC 变量映射和 MISRA-C
【发布时间】：2021-11-28 08:05:45
【问题描述】：

我知道用 GCC 声明内存映射寄存器的主要方法有两种（有很多变体，使用双域，每个外围设备的数据结构等...）：

要么使用指向正确地址的指针，如volatile uint32_t *pMyRegister = (uint32_t *)0xDEADBEEFUL;
或者定义一个变量并像volatile uint32_t MyRegister __attribute((section(".register_section")));一样手动映射它，然后映射LD文件中的部分。

不幸的是，这些方式似乎都不符合 MISRA-C 编码规则，第一种方式是因为存在未经授权（由 MISRA）从整数到指针的强制转换，第二种方式是因为属性关键字。

我的问题是：有没有办法（使用第二种解决方案）在不影响代码的 ANSI 特性的情况下映射节中的变量（即没有编译器特定的关键字）。

谢谢

【问题讨论】：

注意：有时您可能会编写直接与硬件交互的代码（或低级特定细节）：如果您可以证明 MISRA-C 允许您违反某些规则（称为偏差）必须在非常具体的情况下打破规则，以允许低级别的交互。 MISRA 无法验证低级别的特定事物，因为它更像是一组“通用”规则。 See also this SO question.
您使用的是哪个 MISRA-C 版本？
@LucaPolito MISRA-C 可以而且应该绝对验证低级别的东西，它在源代码上作为整体使用。对于内联汇编等它肯定无法验证的东西，对于如何处理这些代码也有特殊的规则。
@Lundin 是的，你是对的。我并不是说 MISRA-C 不能用于验证低级程序，我只是说它不能验证特定于低级的方面，例如地址 0xABCD 是一个有效的硬件地址。 MISRA-C 与平台无关。当你有低级程序时必须特别小心，因为 MISRA-C 通常需要对这类事情进行人工验证（例如合理地偏离规则）。

标签： c gcc stm32 misra

【解决方案1】：

首先，两者都不正确，因为缺少volatile。请参阅How to access a hardware register from firmware?，其中也简要介绍了 MISRA-C。

为了回答这个问题，这条规则 MISRA-C:2012 11.4 是建议性的，并附带说明（最后的注释由我附加）：

"...但是在寻址内存映射寄存器或其他硬件特定功能时可能是必需的。如果使用整数和指针之间的强制转换，应注意..." [不会导致未对齐的未定义行为]

因此，您可以放心地在注册声明中忽略此规则，如果需要，请参阅规则 11.4 的基本原理。由于它是建议性的，因此不需要任何偏差（但最好您应该记录您仍然忽略该规则）。

值得注意的是，从 MISRA-C 的角度来看，您的两个版本中的前者更可取，因为它不包含您需要记录它们如何使用的非标准扩展，而其他 MISRA 规则则要求这样做。

【讨论】：

是的，我忘记了volatile，当然会编辑它。
您的评论很有意义，但它并没有严格回答我的问题（关于链接描述文件中的变量映射）。其实我可能已经找到了一个简单的解决方案。 gcc 能够为每个变量创建一个部分。我没有每个寄存器一个变量，而是每个外围设备一个变量。所以我只需要映射，比如.bss.My_SPI_Registers 部分在正确的地址，它只在 ld 文件中完成
@GuillaumePetitjean 根据我发布的链接，#define 宏版本是我过去在需要一切的 MISRA 合规性时使用的 - 包括库。链接器脚本技巧版本具有这些对象实际出现在调试器中的优势，但是无论如何您都应该使用具有目标意识的调试器，所以这是一个可疑的优势（但工具供应商将其作为使用非标准语法的借口） )。
@Andrew 好吧，忽略它是非常安全，因为您进行显式整数/指针转换的唯一地方是低级代码，如寄存器映射和内存处理驱动程序，程序员往往知道他们在做什么，而不是导致错位。请注意，与流行的看法相反，C 确实不允许 允许隐式整数/指针转换。
@Andrew 咨询规则会获得更高的地位，如果没有那么多具有咨询地位的可疑规则。这个特殊的规则很麻烦，因为它不能在低级代码上强制执行。唯一真正的危险是由于整数到指针转换导致的不对齐，因此最好有一个专门解决这个问题的规则。虽然我不能说我曾经在现实世界的嵌入式系统中遇到过一个错误，即从 int 进行显式转换会导致错位。我记得的几个错位错误与链接器脚本等有关。