嵌入式杂谈——（问题解决三：嵌入式中的数据类型）

列举

1. 标准固定宽度整数类型

这些类型定义在 <stdint.h> 头文件中，用于明确指定数据的位数，适合嵌入式系统中需要精确控制数据大小的场景。

类型	位数	范围（有符号）	范围（无符号）	说明
int8_t	8	-128 到 127	-	8 位有符号整数
uint8_t	8	-	0 到 255	8 位无符号整数
int16_t	16	-32,768 到 32,767	-	16 位有符号整数
uint16_t	16	-	0 到 65,535	16 位无符号整数
int32_t	32	-2,147,483,648 到 2,147,483,647	-	32 位有符号整数
uint32_t	32	-	0 到 4,294,967,295	32 位无符号整数
int64_t	64	-2^63 到 2^63-1	-	64 位有符号整数
uint64_t	64	-	0 到 2^64-1	64 位无符号整数

特点：

• 明确指定数据宽度，避免平台差异。

• 适合与硬件寄存器、协议数据包等交互。

2. 通用整数类型

这些是 C 语言中的标准数据类型，但其大小可能因平台而异，因此在嵌入式系统中使用时需要谨慎。

类型	典型位数	范围（有符号）	范围（无符号）	说明
char	8	-128 到 127	0 到 255	字符类型，也可用于小整数
short	16	-32,768 到 32,767	0 到 65,535	短整数
int	16/32	依赖于平台	依赖于平台	整数类型
long	32/64	依赖于平台	依赖于平台	长整数
long long	64	-2^63 到 2^63-1	0 到 2^64-1	超长整数

特点：

• 大小依赖于编译器和平台，可移植性较差。

• 在嵌入式系统中，建议优先使用 <stdint.h> 中的固定宽度类型。

3. 浮点类型

嵌入式系统中浮点运算通常较慢，且某些低端微控制器可能不支持硬件浮点单元（FPU），因此浮点类型的使用需要谨慎。

类型	位数	范围	说明
float	32	约 ±3.4e-38 到 ±3.4e38	单精度浮点数
double	64	约 ±1.7e-308 到 ±1.7e308	双精度浮点数

特点：

• 浮点运算可能占用较多资源。

• 如果微控制器没有 FPU，浮点运算会通过软件模拟，效率较低。

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4. 布尔类型

用于表示逻辑值（真或假）。

类型	位数	范围	说明
bool	8	true/false	布尔类型，定义在 <stdbool.h>

特点：

• 通常用 8 位存储，但实际只使用 1 位。

• 在嵌入式系统中，可以用 uint8_t 或位域替代以节省空间。

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5. 指针类型

指针用于直接访问内存地址，在嵌入式系统中常用于操作硬件寄存器或动态内存管理。

类型	说明
void*	通用指针类型
uint8_t*	指向 8 位无符号整数的指针
uint32_t*	指向 32 位无符号整数的指针

特点：

• 指针的大小依赖于架构（例如 8 位、16 位、32 位或 64 位微控制器）。

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6. 位域（Bit-field）

用于节省内存，将多个布尔值或小范围整数打包到一个字节中。

c

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struct {
    uint8_t flag1 : 1;  // 1 位
    uint8_t flag2 : 1;  // 1 位
    uint8_t value : 6;  // 6 位
} status;

特点：

• 适合存储多个标志位或小范围整数。

• 节省内存，但访问效率可能较低。

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 7. 枚举类型

用于定义一组命名的常量值。

c

复制

typedef enum {
    STATE_IDLE,
    STATE_RUNNING,
    STATE_ERROR
} SystemState;

特点：

• 提高代码可读性。

• 实际存储为整数类型（通常是 int）。

•    8.特殊硬件相关类型

• 嵌入式系统中，某些硬件寄存器可能需要特定的数据类型，例如：

• volatile 类型：用于修饰可能被硬件改变的变量，防止编译器优化。

  volatile uint32_t* reg = (uint32_t*)0x40000000;

• const 类型：用于修饰只读数据，通常存储在 Flash 中。

  const uint8_t table[] = {0x01, 0x02, 0x03};

如何使用

场景	推荐数据类型	原因
硬件寄存器操作	uint8_t、uint16_t、uint32_t	寄存器宽度固定，使用固定宽度类型确保数据匹配。volatile 防止编译器优化。
存储小范围整数或标志位	uint8_t、int8_t、位域（Bit-field）	节省内存，适合小范围数据或多个布尔值打包。
计数器或循环变量	uint8_t、uint16_t、uint32_t	根据计数范围选择合适类型，避免溢出。
浮点运算	float、定点数（Fixed-point）	浮点运算较慢，定点数适合没有硬件浮点单元（FPU）的系统。
布尔值和标志位	bool、uint8_t、位域（Bit-field）	bool 可读性高，位域节省内存。
协议数据包或通信数据	uint8_t、uint16_t、uint32_t	协议字段通常有固定宽度，使用固定宽度类型确保数据对齐和解析正确。
时间和延时	uint32_t、uint16_t	时间值通常较大，uint32_t 覆盖较大范围。
枚举类型	enum	提高代码可读性，实际存储为整数类型。
动态内存管理	void*、uint8_t*	动态内存管理需要灵活处理不同类型的数据。
特殊硬件相关类型	volatile、const	volatile 防止编译器优化，const 将数据存储在 Flash 中，节省 RAM。