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结构体对齐原理及在STM32中的设计原则和实现

时间:2023-08-22 07:39:04 来源:面包芯语

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在这个示例中,我们定义了一个名为Example的结构体,包含一个字符a、一个整数b和一个字符c。通过printf语句,我们可以查看不同对齐方式下各成员的地址。该结构体在内存中存储的方式如下:


(相关资料图)

喜欢的读者可以自行打印确定printf的输出结果,观察不同的地址有何规律。

4、结构体对齐的影响

在示例1中,int类型需要四字节对齐,因此struct Example1的大小为12字节。而在示例2中,所有成员都是字符类型,无需对齐,因此struct Example2的大小为3字节。这突显了对齐规则如何影响内存占用。

(2)访问性能

结构体对齐还会影响访问性能。在访问一个结构体变量的成员时,如果成员没有正确对齐,可能需要多次内存访问操作,从而降低了访问速度。合适的对齐可以减少内存访问次数,提高程序性能。

(3)传输和存储

在这个示例中,我们定义了一个SensorData结构体,包含一个16位整数和一个32位整数。使用__attribute__((packed))编译器指令取消了结构体对齐,以确保数据在内存中是连续存储的。然后,我们将数据存储到内存中,并模拟了传输过程。接收端假设数据是按照双字节对齐方式接收,但由于我们取消了对齐,需要进行字节序转换。

1、外设寄存器对齐要求

在STM32这样的嵌入式系统中,外设寄存器通常要求双字节或四字节对齐,以确保寄存器的访问性能和正确性。不满足对齐要求可能导致未定义的行为或性能问题。

在STM32中,可以使用编译器指令来实现对齐设置。例如,在Keil工程中,可以使用__align()指令来指定对齐方式。例如,要将一个结构体成员对齐到4字节边界,可以这样定义:

2、内存池分配

在嵌入式系统中,经常使用内存池来分配内存。内存池分配会确保分配的内存块是按照对齐要求进行的,以满足处理器的要求。这可以防止未对齐内存访问,提高代码的稳定性和可靠性。

在STM32中,常用的内存池分配库如FreeRTOS提供了对齐设置的选项,以确保分配的内存块满足处理器的要求。

3、DMA操作

嵌入式系统中常常使用DMA(直接内存访问)来进行数据传输。DMA操作通常要求数据缓冲区是双字节或四字节对齐的。不满足对齐要求可能导致DMA传输失败或性能下降。

在STM32中,配置DMA时可以使用寄存器来设置数据对齐方式,以确保DMA传输的正确性和性能。

作为嵌入式工程师的我们。在编写代码时,程序员需要根据目标硬件平台的对齐要求。

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