如何以可读的方式使用C初始化寄存器中的位

Question

我有一个包含许多字段的24位寄存器。例如，3个高位是＆＃34;模式＆＃34;，最低10位是＆＃34;数据速率除数＆＃34;等等。现在，我可以找出这个24位的内容并将其编码为单个十六进制数0xNNNNNN。但是，对于任何试图维护它的人来说，这都是不可读的。

问题是，如果我分别定义每个子字段的最佳编码方式是什么？

Answer 1

经典方法是在常量值上使用<<左移运算符，并将所有值与+或|结合使用。例如：

*register_address = (SYNC_MODE << 21) | ... | DEFAULT_RATE;

Answer 2

解决方案1 ​​

＆＃34;标准＆＃34;解决此问题的方法是使用struct和bitfield成员。像这样：

typedef struct {
    int divisor: 10;
    unsigned int field1: 9;
    char field2: 2;
    unsigned char mode: 3;
} fields;

每个字段名称后面的数字指定该成员使用的位数。在上面的示例中，字段divisor使用10位，可以存储-512和511之间的值（有符号整数），而mode可以存储3位无符号值：{ {1}}和0。

每个字段的值范围使用有关有符号/无符号的常规规则，但字段长度（char / int / long）限制为指定的位数。当然，7仍然可以容纳8位，char最多16个a.s.o.强制规则是字段类型的通常规则，考虑到它们的大小（即在short中存储-5会将其转换为mode（并且实际值可能是unsigned）。

您需要注意几个问题（其中一些问题也在文档页面的注释部分中提及bit fields：

• 结构中声明的总位数必须为24（寄存器的大小）;
• 因为你的结构使用3个字节，所以这些结构的数组中的某些位置可能会出现奇怪的行为，因为它们跨越分配单元大小（通常为4或8个字节，具体取决于硬件）; < / LI>
• 标准不保证分配单元中位字段的顺序;根据体系结构，在最后的3字节包中，字段3可能包含最高有效3位或最低有效3位;不过，你可以轻松地解决这个问题。

您可能需要同时处理存储在mode结构中的值。为此，您可以将结构嵌入到联合中：

fields

解决方案2

另一种做（同类）事情的方法是使用宏来提取字段并组成整个寄存器：

typedef union {
   fields f;
   unsigned int a;
} reg;

reg x;
/* Access individual fields */
x.f.mode = 2;
x.f.divisor = 42;
/* Get the entire register */
printf("%06X\n", x.a);

第一个宏将#define MAKE_REG(mode, field2, field1, divisor) \ ((((mode) & 0x07) << 21) | \ (((field2) & 0x03) << 19) | \ (((field1) & 0x01FF) << 10 )| \ ((divisor) & 0x03FF)) #define GET_MODE(reg) (((reg) & 0xE00000) >> 21) #define GET_FIELD2(reg) (((reg) & 0x180000) >> 19) #define GET_FIELD1(reg) (((reg) & 0x07FC00) >> 10) #define GET_DIVISOR(reg) ((reg) & 0x0003FF) ，mode，field2，field1值组合成3个字节的整数。另一组宏提取各个字段的值。所有这些都假定处理过的数字是无符号的。

利弊

divisor（嵌入struct）解决方案：

• union它允许编译器对要放入字段的值进行一些检查（并发出警告）;此外，它在签名和未签名之间进行了正确的转换;

宏观解决方案：

• [+]对记忆对齐问题不明智，你把这些位准确地放在你想要的位置;
• [+]它不会检查您在字段中输入的值的范围;
• (-)使用宏来处理有符号值有点棘手;这里建议的宏只适用于无符号值;为了使用有符号的值，需要更多的移位。