从 Keil 中的 uint8_t 数组获取 uint16_t 值

Posted 2023-02-19

【中文标题】从 Keil 中的 uint8_t 数组获取 uint16_t 值

【英文标题】：Getting uint16_t value from uint8_t array in Keil

【发布时间】：2021-11-30 22:42:45

【问题描述】：

我正在尝试在不使用“

uint8_t buffer[8] = 0x11,0x22,0x33,0x44;
uint16_t val = *((uint16_t *)buffer);

如果我在 keil 中尝试上面的代码，它就可以工作。当我在 struct 编译器中为数组尝试它时不会出错，但它会在运行时进入硬故障处理程序。

typedef struct

  uint8_t address;
  uint8_t opID; 
  uint8_t dataLen;
  uint8_t data[250];
  uint8_t crc[2];
MODBUS;

MODBUS receivedData;
uint16_t val = *((uint16_t *)receivedData.data);

我还在在线 c 编译器中尝试过这个（结构中的数组）。它工作没有任何问题。我应该怎么做才能在keil中使用相同的东西？

【问题讨论】：

目标 CPU 是什么？

它的STM32G031K8。

【参考方案1】：

*((uint16_t *)buffer); 有两个未定义的行为错误：

buffer 可能未对齐，转换为更大的指针类型可能导致访问未对齐或硬件陷阱/异常。 代码违反了指针取消引用类型系统，即所谓的“严格别名违规”。 What is the strict aliasing rule? 这在嵌入式系统编译器中通常不是问题，但无论如何它仍然是未定义的行为，您不应该编写这样的代码。

此外，您还存在 UART 协议的网络字节序可能与 CPU 字节序不匹配的潜在问题。 What is CPU endianness? 大多数 UART 协议使用 Big Endian。

要解决此问题，您可以使用memcpy，如另一个答案中所述。或者更有效地，一个包装器union：

typedef union

  uint8_t  u8  [8];
  uint16_t u16 [4];
 uart_buf_t;

这解决了不对齐和严格的别名，但它不会解决潜在的不匹配字节序。要解决这个问题，您需要改用位移位。

【讨论】：

Union 很好，只要它是 C99 或更高版本，对于旧标准，它也是 UB。

@alagner 这部分标准（ISO 9899:2018 6.5.2.3/3）自 C90 以来没有改变。在 C99 中添加了一个信息丰富的脚注，但这无关紧要。脚注不规范。

@Lundin 它确实有效，但我有一个问题。当我使用union 并将字节复制到变量（MODBUS receivedData）时，它会丢失union 类型数据的第一个字节。假设我的缓冲区是 0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08。当我复制它时，它变成这样：address=0x01，opID=0x02，dataLen=0x03，data[250]=0x05,0x06,0x07 ....。它只丢失第一个字节。如果我不在union 中使用 uint16_t，它可以复制所有内容而不会丢失任何字节。

@alig24 听起来你应该提出一个新问题，发布修改后的代码。

好吧，它仍然不能使用奇数字节作为 uint16_t 的第一个字节，我明白了。

【参考方案2】：

使用memcpy 通常是处理此类转换的正确方法，因此：

uint16_t target;
uint8_t source[]=1,2,3,4;
memcpy(&target, source, sizeof(target));

要将较短的整数数组更改为较长的整数数组，您必须相应地对其进行修改：

uint16_t target[2]=0;
uint8_t source[4]=1,2,3,4;
memcpy(target, source, sizeof(target));

请记住相应地调整尺寸。

【参考方案3】：

注意：所讨论的目标是 Cortex®-M0+ 的变体，它支持未对齐的访问。因此，以下假设变得无关紧要。

硬故障最可能的原因是： 您正在使用不支持错位访问的核心。 例如，皮质 M0 变体。

建议：

一步一步调试，查看变量的内存位置，尤其是：

receivedData.data

尝试通过字节对齐访问该位置，检查是否会发生硬故障。

uint8_t val = *((uint8_t *)receivedData.data);

如果我猜对了，像下面这样更改结构定义，看看是否能解决问题。

typedef struct 
  uint8_t address;
  uint8_t opID; 
  uint8_t dataLen;
  uint8_t dummy_byte;
  
  uint8_t data[250];
  uint8_t crc[2];
MODBUS;

【讨论】：

重新排序成员比手动插入填充更好。无论如何，这不是错误的原因。未定义的行为强制转换是原因。

当我使用虚拟字节时它也可以工作。