STM32微控制器类型转换

Question

我有一个关于在STM32微控制器上进行C语言类型转换的问题。 现在我正在尝试编写自己的库来控制微控制器的外设。 但我不明白为什么和何时应该使用像(uint32_t)这样的类型转换。

例如，对于GPIO配置寄存器，我看到了下面的示例：

#define INPUT_ANALOG    ((uint32_t) 0x00)
#define INPUT_FLOATING  ((uint32_t) 0x01)
#define INPUT_PUP_PDOWN ((uint32_t) 0x02)

这些信息来自数据表格（如下所示的截图）。 我不理解为什么使用强制类型转换（uint32_t），而不是只使用0x00或0。

我能否使用下面的代码实现相同的目的？

typedef enum{
    INPUT_ANALOG = 0,
    IN_FLOATING,
    IN_PULL_UP_DOWN,
}PinConfInput_t;

我该为这段代码进行类型转换吗？

你能向我推荐一些关于类型转换的学习材料吗？

谢谢

- Oreo

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在该系统上，sizeof(int)是多少？ - 001

问题比较理论化，因为定义自己的枚举类型和 #define 没有任何意义。对于最简单的 STM32 微控制器，您将不得不定义成千上万个这样的东西。使用 STM 提供的 CMSIS 定义 - 它们涵盖了所有外设的所有位（我没有写关于 HAL 库的内容）。 - 0___________

Answer 1

在许多情况下，需要将值为0x00、0x01和0x02的常量强制转换为unsigned int类型或加上后缀u/U。这些常量本身是int类型的，对于一些位操作，对int类型的值进行位移可能会出现问题，例如将它们左移到符号位置时可能发生的情况！

如果你将值为0x02（int）左移至第31:30位，则会发生这种情况！因此，

0x02 << 30

在32位宽度整数的机器上，该行为未定义，然而...

0x02U << 30 

或者

((uint32_t)0x02) << 30

不会。

在 C 语言中，枚举列表的标识符声明为 (C11 6.7.2.2p3)

常量是 int 类型，并且可以出现在任何允许使用 int 的地方。

也就是说，这些常量在进行位移操作时也需要进行类型转换。

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请注意，在 C 语言中，枚举常量的类型不一定是枚举本身的类型：

#include <stdio.h>


enum foo {
    bar = 42
};


int main(void) {
    printf("An enumeration constant is an %s\n",
           _Generic(bar,
                    int: "int",
                    unsigned int: "unsigned int",
                    default: "something else"));


    printf("On this implementation the enum foo is %s\n",
           _Generic((enum foo) 0,
                    int: "int",
                    unsigned int: "unsigned int",
                    default: "something else"));
}

在GCC上，这将打印出枚举常量类型的，以及的类型的。也就是说，常量具有与实际枚举不同的类型。

此外，使用超出整数范围的枚举常量是一种约束违规；由于0x80000000在32位系统上不能表示为，因此无法在可移植性方面用作枚举常量。

% gcc enumtest.c -std=c11 -pedantic
enumtest.c:5:11: warning: ISO C restricts enumerator values to range of ‘int’
        [-Wpedantic]
    5 |     bar = 0x80000000
      |           ^~~~~~~~~~

最后，由于C标准规定枚举类型本身的类型由编译器决定，因此一些编译器可能会将短枚举类型使用无符号字符（unsigned char）。即使在这种情况下，您可能仍需要进行强制转换，因为在进行算术运算之前，unsigned char将被升级为signed int而不是unsigned int。

- Antti Haapala -- Слава Україні

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最流行的ARM Cortex编译器（gcc，ARM和Keil）对枚举类型的处理方式与C标准要求略有不同。 - 0___________

@P__J__ 但这些不是枚举类型，它们是枚举常量。 - Antti Haapala -- Слава Україні

这是一个STM32问题。特别是在硬件相关代码中使用枚举时，没有人关心可移植性。 - 0___________

@P__J__，你有没有读到我写的任何内容。你运行了 "请注意，在C中枚举常量的类型不需要是枚举本身的类型：" 下的代码吗？它说了什么？ - Antti Haapala -- Слава Україні

Answer 2

GCC，KEIL和IAR仅提供答案。

在ARM Cortex编程中使用3种最流行的编译器。 ARM / Keil，IAR和gcc被超过99％的ARM Cottex程序员使用。统计数据显示，大多数STM32程序员使用gcc（STM IDE使用gcc作为其编译器）。 gcc是一个非常好但不符合标准的C编译器，它有自己的C方言。

gcc：

KEIL

IAR： 您需要定义一个足够大的枚举类型，以不适合有符号类型。IAR使用任何整数类型（包括unsigned long long），以容纳所有枚举值。它会自动选择使用有符号或无符号类型（例如，最大的枚举值将是0x80 [它是一个无符号常量] - 类型将为unsigned char）。

因此，如果您使用这三个编译器中的任何一个编译代码，并且没有任何负值，则使用的类型将为unsigned int或unsigned char，无需转换。

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看我的答案。如果是无符号字符，你需要进行强制类型转换。 - Antti Haapala -- Слава Україні

@AnttiHaapala 这个问题不仅仅涉及到字符，还包括枚举类型。 - 0___________