将数字映射到 C 中的位位置

Question

我正在 Atmel AT90CAN128 上开发程序运行。连接到此控制器的有 40 个设备，每个设备都有一个状态 (on/off)。因为我需要通过串行通信向 PC 报告每个设备的状态，所以我有 40 位，用于定义设备是打开还是关闭。此外，PC 可以打开或关闭这些设备中的任何一个。

因此，我的第一次尝试是创建以下结构：

typedef struct {
     unsigned char length;      //!< Data Length
     unsigned data_type;        //!< Data type
     unsigned char data[5];     //!< CAN data array 5 * 8 = 40 bits
} SERIAL_packet;

这个问题是 PC 会发送一个 unsigned char address 告诉我设备转动 on/off，所以访问对应于那个 address 数字的位结果是比较复杂...

所以我开始寻找选项，我偶然发现了 C99 _Bool 类型。我想，太好了，所以现在我将创建一个 _Bool data[40] 并且我可以通过索引我的 data 数组来访问 address 位。事实证明，在 C（或 C++）中，内存映射需要一个完整的字节来对其进行寻址。因此，即使我声明了一个 _Bool，那个 _Bool 的大小将是 8 位，这是一个问题（它需要尽可能快，所以我发送的位越多，它变得越慢，并且PC 将只能使用 40 位 )，并且通信效率不高。所以我开始研究位域，并尝试了以下方法：

typedef struct {
    unsigned char length;   //!< Data Length
    unsigned data_type;     //!< Data type
    arrayData data[40]; //!< Data array 5 bytes == 40 bits
} SERIAL_packet;

typedef struct {
    unsigned char aux : 1;
} arrayData;

我想知道，这是否会将 data[40] 映射到一个大小为 40 位（5 字节）的后续内存块？

如果没有，我是否缺少任何明显的解决方案？这似乎不是一件非常复杂的事情（如果设备少于 32 个，那么我可以使用 int 并通过位掩码访问）。

Answer 1

假设您返回的地址在 0 - 39 范围内并且 char 有 8 位，您可以将 data 数组视为位数组：

| data[0]                       | data[1]                           ...
-----------------------------------------------------------------
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10| 11| 12| 13| 14| 15|
-----------------------------------------------------------------

设置位 i:

packet.data[i/8] |= (1 << (i%8));

清除位 i:

packet.data[i/8] &= (1 << (i%8)) ^ 0xff;

读取位 i:

 int flag = (packet.data[i/8] & (1 << (i%8)) != 0;

将数字映射到 C 中的位位置

Mapping a number to bit position in C

c

serial-communication

bit-fields