[왕초보 임베디드-C 공부 일기] 17. 열거형(enum), 그리고...다음 챕터로!

1. 정의

• 기계어 레벨의 취급 : 컴파일러는 열거형의 멤버들을 단순한 정수로 취급한다. 즉, 메모리 상에서는 4바이트 정수로 동작한다.
• 자동 할당 규칙 : 값을 명시하지 않으면 첫 번째 요소는 0이 되며, 이후 요소들은 이전 값보다 1씩 자동으로 증가한다.
• 명시적 할당 : 임베디드 통신 프로토콜이나 오류 코드처럼 특정 16진수 값이 강제되어야 할 때에는 명시적으로 값을 지정할 수도 있다.

// [방식 A] 자동 할당
typedef enum {
	STATE_INIT,           // 0으로 자동 할당
	STATE_IDLE,           // 1로 자동 할당
	STATE_RUNNING,        // 2로 자동 할당
	STATE_ERROR           // 3으로 자동 할당
} SystemState_e;

// [방식 B] 명시적 할당 (하드웨어 오류 코드 등)
typedef enum {
	ERR_NONE = 0x00,
	ERR_TIMEOUT = 0x01,
	ERR_SENSOR_FAIL = 0x02,
	ERR_CRITICAL = 0xFF   // 임의의 값 지정 가능
} ErrorCode_e;

2. #define 매크로 대신 enum을 쓰는 경우

1. 디버거(Debugger)의 가시성 : #define STATE_IDLE 1로 정의하면, 컴파일러가 코드를 번역하기 전에 전처리기(Preprocessor)가 이를 모두 숫자 1로 치환해 버린다. 나중에 디버거로 메모리를 열어보면 그냥 1이라고만 보여서 무슨 상태인지 알 수 없다. 반면 enum은 심볼(Symbol)정보가 유지되어(메모리를 차지하지는 않는다.), 디버거 화면에 숫자 1대신 STATE_IDLE이라는 글자가 명확하게 표시된다.
2. 타입 안전성 : 서로 다른 종류의 상태(모터 상태, 통신 상태, 센서 상태...)를 각각의 enum타입으로 묶어두면, 함수 매개변수로 넘길 때 개발자가 엉뚱한 상태 값을 넣는 실수를 방지할 수 있다.

3. 구조체(Struct) 및 배열(Array)과의 결합

1) 구조체 내부의 상태 플래그

typedef struct {
	uint32_t current_speed;
	float temperature;
	SystemState_e move_state; // enum 타입으로 구조체 멤버 선언
	ErrorCode_e last_error; // enum 타입으로 오류 기록
} RoverControl_t;

2) 열거형을 활용한 배열 인덱싱

typedef enum {
	SENSOR_FRONT, // 0
	SENSOR_LEFT,  // 1
	SENSOR_RIGHT, // 2
	SENSOR_BEHIND // 3 (마지막에 위치시키면 자동으로 배열의 '크기'를 나타내게 됨.)
} Side_Sensor_e;

// SENSOR_BEHIND(3)을 이용해 배열의 크기를 동적으로 확보
uint32_t sensor_readings[SENSOR_COUNT];

// 매직 넘버(0, 1) 대신 enum을 인덱스로 사용하여 가독성 극대화
sensor_readings[SENSOR_FRONT] = 150;

4. 실무 사례 : 하드웨어 드라이버 설계(GPIO 제어)

#include 

// 1. 하드웨어 설정값들을 열거형(Enum)으로 엄밀하게 정의 
// 데이터시트에 적힌 레지스터 셋팅 값을 명시적으로 할당
typedef enum {
	GPIO_MODE_INPUT = 0x00,
	GPIO_MODE_OUTPUT = 0x01,
	GPIO_MODE_AF = 0x02,      // Alternate Function (통신 등)
	GPIO_MODE_ANALOG = 0x03
} GPIOMode_e;

typedef enum {
	GPIO_NOPULL = 0x00,
	GPIO_PULLUP = 0x01,
	GPIO_PULLDOWN = 0x02
} GPIOPull_e;

// 2. 구조체와 열거형의 결합 : GPIO 초기화 패킷 (Configuration Struct)
// 설정하고자 하는 핀 번호와 셋팅할 enum 값들을 하나의 바구니로 묶는다. 
typedef struct {
	uint32_t Pin;      // 제어할 핀 번호 (예 : 1 << 5)
	GPIOMode_e Mode;   // 동작 모드r
	GPIOPull_e Pull;   // 풀업/풀다운 설정
	.                  
	// 원래는 GPIO핀 초기화를 위해 총 5개의 설정이 추가로 필요하다.
	.
	.
	.
} GPIO_InitTypeDef;

// 3. 드라이버 초기화 함수 (Call By Reference)
// 레지스터 맵(GPIOx)과 초기화 패킷(init)을 포인터로 전달받아 물리적으로 설정한다.
void GPIO_Init(GPIO_Typedef *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *Init) {
	// 개부적으로 Init->Mode 와 Init->Pull 값을 읽어서
	// 앞서 배운 비트 마스킹(A & ~B | C) 기법으로 GPIOx->MODER 레지스터에 값을 작성한다. 
	
	// 디버거로 이 함수 내부를 보면, 매개변수 Init->Mode 안에 숫자 1이 아니라 
	// 'GPIO_MODE_OUTPUT'이라는 문자가 명확히 적혀 있어 디버깅이 매우 편리해진다.
	// 요약 : 버그 관리에 용이해진다. 
}

int main() {
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	
	GPIO_InitStruct.Pin = (1 << 5);               // 5번 핀 선택
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT;      // 출력 모드로 설정
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;           // 풀업/풀다운 저항 미사용
	
	// 실제 하드웨어 포트 A에 직접 제작한 설정 구조체를 밀어 넣음
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
	
	return 0;
}

요약

[왕초보 임베디드 공부 일기] 종료 기념 주저리주저리

다소 의식의 흐름대로 말하니 주의해주세요...

글을 작성하면서 든 생각들, 그리고 나의 진짜 목표

1. 드라이버(30%)
2. OS(30%)
3. 알고리즘(40%)

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