STM32單片機中C語言操作寄存器的原理

映射的概念

存儲器本身不具有地址信息，它的地址是由芯片廠商或用戶分配，給存儲器分配地址的過程就稱為存儲器映射，如下圖所示的4GB空間（從block0-block7每個block512M）。在梳理STM32芯片的內(nèi)部架構(gòu)中提到的被控單元FLASH、RAM、FSMC和APB等功能部件共同排列在這4GB的地址空間內(nèi)。在編程的時候，可以通過他們的地址找到他們，然后通過C語言對它們進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀和寫操作。

存儲器映射

在這 4GB 的地址空間中，ARM 已經(jīng)粗線條的平均分成了 8 個塊，每塊 512MB，每個塊也都規(guī)定了用途，具體分類見如下表格。在這 8 個 Block 里面，有 3 個塊非常重要，也是我們最關(guān)心的三個塊。Block0 用來設(shè)計成內(nèi)部FLASH，Block1 用來設(shè)計成內(nèi)部 RAM，Block2 用來設(shè)計成片上的外設(shè)。其中，Block2 用于設(shè)計片內(nèi)的外設(shè)，根據(jù)外設(shè)的總線速度不同，Block 被分成了AHB、APB1、APB2。

存儲器本身沒有地址，給存儲器分配地址的過程叫存儲器映射，那什么叫寄存器映射？寄存器到底是什么？在存儲器 Block2 這塊區(qū)域，設(shè)計的是片上外設(shè)，它們以四個字節(jié)為一個單元，共 32bit，每一個單元對應(yīng)不同的功能，當(dāng)我們控制這些單元時就可以驅(qū)動外設(shè)工作。我們可以找到每個單元的起始地址，然后通過 C 語言指針的操作方式來訪問這些單元，如果每次都是通過這種地址的方式來訪問，不僅不好記憶還容易出錯，這時我們可以根據(jù)每個單元功能的不同，以功能為名給這個內(nèi)存單元取一個別名，這個別名就是我們經(jīng)常說的寄存器，這個給已經(jīng)分配好地址的有特定功能的內(nèi)存單元取別名的過程就叫寄存器映射。

通過C語言操作寄存器的例子

GPIOB端口的輸出數(shù)據(jù)寄存器ODR的地址是0x40010C0C，ODR寄存器是32bit，低16bit有效，對應(yīng)著16個外部IO，寫0、1對應(yīng)的IO則輸出低、高電平?，F(xiàn)在我們通過C語言指針的操作方式，讓GPIOB的16個IO都輸出高電平，見如下代碼。

// GPIOB 端口全部輸出 高電平 
*(unsigned int*)(0x4001 0C0C) = 0xFFFF;

0x40010C0C在我們看來是GPIOB端口ODR的地址，但是在編譯器看來，這只是一個普通的變量，是一個立即數(shù)，要想讓編譯器也認(rèn)為是指針，我們得進(jìn)行強制類型轉(zhuǎn)換，把它轉(zhuǎn)換成指針，即(unsigned int *)0x4001 0C0C，然后再對這個指針進(jìn)行*操作。

通過絕對地址訪問內(nèi)存單元不好記憶且容易出錯，可以通過寄存器的方式來操作，具體見如下代碼。

//GPIOB端口全部輸出高電平
#defineGPIOB_ODR(unsignedint*)(GPIOB_BASE+0x0C)
*GPIOB_ODR=0xFF;

審核編輯：湯梓紅