嵌入式开发常用的C语言工具代码

嵌入式开发中常用的C语言工具代码确实很重要。以下是一些利剑级别的C语言工具代码示例，以及它们的简要讲解。

1.循环队列（Circular Buffer）：

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typedef struct {

    int buffer[SIZE];

    int head;

    int tail;

    int count;

} CircularBuffer;



void push(CircularBuffer *cb, int data) {

    if (cb->count < SIZE) {

        cb->buffer[cb->head] = data;

        cb->head = (cb->head + 1) % SIZE;

        cb->count++;

    }

}



int pop(CircularBuffer *cb) {

    if (cb->count > 0) {

        int data = cb->buffer[cb->tail];

        cb->tail = (cb->tail + 1) % SIZE;

        cb->count--;

        return data;

    }

    return -1; // Buffer is empty

}

循环队列是一种高效的数据结构，适用于缓冲区和数据流应用，例如串口通信接收缓冲。

2.断言（Assertion）：

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#define assert(expression) ((void)0)

#ifndef NDEBUG

#undef assert

#define assert(expression) ((expression) ? (void)0 : assert_failed(__FILE__, __LINE__))

#endif



void assert_failed(const char *file, int line) {

    printf("Assertion failed at %s:%d\n", file, line);

    // Additional error handling or logging can be added here

}

断言用于在程序中检查特定条件是否满足，如果条件为假，会触发断言失败，并输出相关信息

3.位域反转（Bit Reversal）：

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unsigned int reverse_bits(unsigned int num) {

    unsigned int numOfBits = sizeof(num) * 8;

    unsigned int reverseNum = 0;



    for (unsigned int i = 0; i < numOfBits; i++) {

        if (num & (1 << i)) {

            reverseNum |= (1 << ((numOfBits - 1) - i));

        }

    }

    return reverseNum;

}

该函数将给定的无符号整数的位进行反转，可以用于某些嵌入式系统中的位级操作需求。

4.固定点数运算（Fixed-Point Arithmetic）：

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typedef int16_t fixed_t;



#define FIXED_SHIFT 8

#define FLOAT_TO_FIXED(f) ((fixed_t)((f) * (1 << FIXED_SHIFT)))

#define FIXED_TO_FLOAT(f) ((float)(f) / (1 << FIXED_SHIFT))



fixed_t fixed_multiply(fixed_t a, fixed_t b) {

    return (fixed_t)(((int32_t)a * (int32_t)b) >> FIXED_SHIFT);

}

在某些嵌入式系统中，浮点运算会较慢或不被支持。因此，使用固定点数运算可以提供一种有效的浮点数近似解决方案。

5.字节序转换（Endianness Conversion）：

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uint16_t swap_bytes(uint16_t value) { return (value >> 8) | (value << 8); }

用于在大端（Big-Endian）和小端（Little-Endian）字节序之间进行转换的函数。

6.位掩码（Bit Masks）：

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#define BIT_MASK(bit) (1 << (bit))

用于创建一个只有指定位被置位的位掩码，可用于位操作。

7.计时器计数（Timer Counting）：

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#include <avr/io.h>



void setup_timer() {

    // Configure timer settings

}



uint16_t read_timer() {

    return TCNT1;

}

在AVR嵌入式系统中，使用计时器（Timer）来实现时间测量和定时任务。

8.二进制查找（Binary Search）：

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int binary_search(int arr[], int size, int target) {

    int left = 0, right = size - 1;



    while (left <= right) {

        int mid = left + (right - left) / 2;

        if (arr[mid] == target) {

            return mid;

        } else if (arr[mid] < target) {

            left = mid + 1;

        } else {

            right = mid - 1;

        }

    }

    return -1; // Not found

}

用于在已排序的数组中执行二进制查找的函数。

9.位集合（Bitset）：

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#include <stdint.h>



typedef struct {

    uint32_t bits;

} Bitset;



void set_bit(Bitset *bitset, int bit) {

    bitset->bits |= (1U << bit);

}



int get_bit(Bitset *bitset, int bit) {

    return (bitset->bits >> bit) & 1U;

}

实现简单的位集合数据结构，用于管理一组位的状态。

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