内部 FLASH 存储器中 C 结构的对齐答案

【问题标题】：Alignment of C structure in Internal FLASH memory内部 FLASH 存储器中 C 结构的对齐
【发布时间】：2012-01-20 22:57:46
【问题描述】：

我有一个配置结构，我想保存在 ARM cortex M3 的内部闪存上。根据规范，保存在内部flash中的数据，必须对齐32bit。因为我的结构中有很多布尔值和字符，我不想使用 32 位来存储 8 位...我决定使用 __packed 预处理器编译指示来打包结构，然后当我将它作为一个整体保存时结构，我只需要确保结构大小可被 4 整除（4 字节 = 32 位），如果需要，我通过添加填充字节来做到这一点。目前，在开发过程中，我对结构进行了很多更改，为了使其与 32 位对齐，我需要一直更改填充字节。目前的结构是这样的

typedef __packed struct
{
uint8_t status;
uint16_t delay;
uint32_t blabla;
uint8_t foo[5];
uint8_t padding[...] // this has to be changed every time I alter the structure.
} CONFIG;

有没有更好的方法来实现我正在做的事情？我是嵌入式编程的新手，我想确保我没有犯错。

编辑：请注意。数据在内部闪存的末尾持久化，因此省略填充将不起作用...

【问题讨论】：

我相信你的理解是不正确的。闪存中的指令可能必须对齐，这将由编译器保证。但即使未对齐存储在闪存中的数据也可以通过 arm cortex m3 内核进行管理。你用的是哪家公司的MCU？

标签： c memory-alignment cortex-m3 iar

【解决方案1】：

也许这是一个想法：

typedef __packed struct {
    uint8_t status;
    uint16_t delay;
    uint32_t blabla;
    uint8_t foo[5];
} CONFIG;

typedef __packed struct {
    CONFIG cfg;
    uint8_t padding[4 - (sizeof(CONFIG) % 4)]
} CONFIGWRAPPER;

【讨论】：

其实我想到的时候。如果它已经对齐，那么我们就添加 4 个字节

【解决方案2】：

解决方案 1：您可以将其放在包含您的结构和字符数组的联合中：

union
{
  CONFIG config;
  uint8_t total_size[32];
} my_union;

【讨论】：

这很有趣，假设sizeof(CONFIG)小于total_size的大小。我在联合中设置了配置。 sizeof(my_union) 是多少？
如果CONFIG小于total_size，那么sizeof(my_union)将是total_size的大小，具体为32。

【解决方案3】：

首先，通常要避免打包对齐，如果您最终得到的数据未与其自然边界对齐，则某些 CPU 会在您尝试访问它们时发出陷阱。

首先，按顺序存储成员，这样编译器就不会为对齐添加间隙（或者如果有，它会在末尾添加）。如果可以的话，让 1. 成员具有您想要的对齐要求 - 因为这会强制编译器至少为结构提供那么多对齐。

这需要您了解平台和编译器的对齐要求，例如摆脱填充数组，并更改

typedef struct
{
uint8_t status;
uint16_t delay;
uint32_t blabla;
uint8_t foo[5];
uint8_t padding[...];
} CONFIG;

到

typedef struct
{
uint32_t blabla;
uint16_t delay;
uint8_t status;
uint8_t foo[5];
} CONFIG;

然后告诉编译器这个结构需要 4 字节对齐（在这种情况下，它可能已经需要，因为第一个成员有 4 字节或更多的对齐要求）。例如与 gcc 一起使用 attribute((__aligned__(4))

然后编写一个小测试程序来验证你的对齐要求（这只是一个在你的结构上使用 sizeof() 和 alignof() 的小程序），这甚至会告诉你是否需要添加指令要对齐的结构。将该程序作为构建/打包的一部分运行。

【讨论】：

优秀的答案和明确的陈述。示例测试程序对您的成功或失败至关重要，如果您想对跨编译域的结构执行您尝试执行的操作（将硬件视为编译域），则不能跳过此步骤。

【解决方案4】：

解决方案 2：您可以使用 IAR 特定功能 #pragma location 将配置数据放置在特定位置，例如闪存末尾的 32 处。这样你就不需要以任何方式填充结构：

/* Fictitious end of flash location. */ 
#pragma location=0x1234FFE0
struct [... your struct goes here ...]

【讨论】：