结构体对齐原则在自定义协议解析时的妙用之法

关于结构体对齐的设置，以GCC 32bit编译为例，我们可以来看看下面这个例子：

#include <stdio.h>
 
//默认情况下，结构体一般在内存中的自动对齐格式是4个字节 
 
//结构体设置手动对齐 
//如果这里是4,那么下面的打印就是8     
//如果这里是2，那么下面的打印就是6    
//如果这里是1，那么下面的打印就是5 
struct mystu
{
     char a ; 
     int  b ;
};


#pragma pack(4)
struct mystu0
{
     char a ; 
     int  b ;
};
#pragma pack()
 
#pragma pack(2)
struct mystu1
{
     char a ; 
     int  b ;
};
#pragma pack()

#pragma pack(1)
struct mystu2
{
     char a ; 
     int  b ;
};
#pragma pack() 
 
int main(void)
{
     printf("mystu:%d\n",sizeof(struct mystu));
     printf("mystu0:%d\n",sizeof(struct mystu0));
     printf("mystu1:%d\n",sizeof(struct mystu1));
     printf("mystu2:%d\n",sizeof(struct mystu2));
     return 0 ;
}

运行结果：

根据这样的原理，在MCU协议数据解析的时候就很有作用了，比如下面这个例子，目前在小车上用：

//结构体，用于存储解析的数据
typedef struct
{
 //帧头(固定解析为FF)
    uint8_t frame_top ;   
 //版本 A1
    uint8_t version ;
 //方向 01(前进) 02(后退) 03(左转) 04(右转)
    uint8_t car_direction ;
 //速度 01(低速档) 02(中速档) 03(高速档)
    uint8_t car_speed ;
 //炮台 00(回到中间) 01(炮台左转) 02(炮台右转)
    uint8_t car_fort_status ;
 //夹具 00(夹具夹紧) 01(夹具松开)
 uint8_t car_Fix_status ;
 //帧尾(固定解析为BB)
    uint8_t frame_tail ;
} Protocol;


//以下是串口回调的处理
/**
  * @brief This function handles USART1 global interrupt.
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
    /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
    /*自定义协议*/
    /*
     帧头 版本 方向 速度 炮台 夹具 帧尾
     ff   A1
    */
    uint8_t Res;

    if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_RXNE) != RESET))
    {
        HAL_UART_Receive(&huart1, &Res, 1, 1000);

        if(0xBB != Res)
        {
            rbBuf[rx_count++] = Res ;
        }
        else
        {
            rbBuf[rx_count] = 0xBB ;
            //接收到0xBB了，这时候认为已经接收到完整的一帧数据，将接收标志置1
            Recv_Flag = 1 ;
        }

        /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
        HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
        /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

        /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
    }

    /* USER CODE BEGIN 1 */

    /* USER CODE END 1 */
}
//在主函数中，进行数据解析
int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    while (1)
    {
        if(1 == Recv_Flag)
        {
            Recv_Flag = 0 ;
            //将接收缓冲区的数组强制转换为一个结构体指针
            //通过结构体指针可访问到每一个协议规格的数据
            Protocol *Car_Procol = (Protocol *)rbBuf;
            printf("帧头:0x%x\n", Car_Procol->frame_top);
            printf("版本:0x%x\n", Car_Procol->version);
            printf("方向:0x%x\n", Car_Procol->car_direction);
            printf("速度:0x%x\n", Car_Procol->car_speed);
            printf("炮台:0x%x\n", Car_Procol->car_fort_status);
            printf("夹具:0x%x\n", Car_Procol->car_Fix_status);
            printf("帧尾:0x%x\n", Car_Procol->frame_tail);
            rx_count = 0 ;
        }
    }
}

从这里可以看到，串口接收的数据是一个字节一个字节进行接收，所以接收的每个数据类型一致，我们就可以直接定义一个结构体，按照协议定义的顺序，将数据缓冲区中的数据依次读取出来。

在小熊派上的运行结果：

我在写上位机涉及到与MCU进行协议通信的时候，经常都是这么干的，这个方法不得不说真的超方便。

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