Question

我正在开发一种基于32位ARM的微控制器的开发板（即电路板是Atmel SAM D21J18A）。我还处于学习阶段，我还有很多工作要做，但我真的很喜欢嵌入式系统。

我在C中有一些背景。但是，这显然是不够的。我正在查看Atmel的一个示例项目的代码，我并没有真正得到它的一些部分。这是其中之一：

    #define PORT              ((Port     *)0x41004400UL) /**< \brief (PORT) APB Base Address */

端口定义为：

    typedef struct {
        PortGroup             Group[2];    /**< \brief Offset: 0x00 PortGroup groups [GROUPS] */
    } Port;

和PortGroup定义为：

typedef struct {
    __IO PORT_DIR_Type             DIR;         /**< \brief Offset: 0x00 (R/W 32) Data Direction */
    __IO PORT_DIRCLR_Type          DIRCLR;      /**< \brief Offset: 0x04 (R/W 32) Data Direction Clear */
    __IO PORT_DIRSET_Type          DIRSET;      /**< \brief Offset: 0x08 (R/W 32) Data Direction Set */
    __IO PORT_DIRTGL_Type          DIRTGL;      /**< \brief Offset: 0x0C (R/W 32) Data Direction Toggle */
    __IO PORT_OUT_Type             OUT;         /**< \brief Offset: 0x10 (R/W 32) Data Output Value */
    __IO PORT_OUTCLR_Type          OUTCLR;      /**< \brief Offset: 0x14 (R/W 32) Data Output Value Clear */
    __IO PORT_OUTSET_Type          OUTSET;      /**< \brief Offset: 0x18 (R/W 32) Data Output Value Set */
    __IO PORT_OUTTGL_Type          OUTTGL;      /**< \brief Offset: 0x1C (R/W 32) Data Output Value Toggle */
    __I  PORT_IN_Type              IN;          /**< \brief Offset: 0x20 (R/  32) Data Input Value */
    __IO PORT_CTRL_Type            CTRL;        /**< \brief Offset: 0x24 (R/W 32) Control */
    __O  PORT_WRCONFIG_Type        WRCONFIG;    /**< \brief Offset: 0x28 ( /W 32) Write Configuration */
    RoReg8                         Reserved1[0x4];
    __IO PORT_PMUX_Type            PMUX[16];    /**< \brief Offset: 0x30 (R/W  8) Peripheral Multiplexing n */
    __IO PORT_PINCFG_Type          PINCFG[32];  /**< \brief Offset: 0x40 (R/W  8) Pin Configuration n */
    RoReg8                         Reserved2[0x20];
} PortGroup;

所以在这里，我们正在查看地址0x41004400UL，在那里获取数据，然后会发生什么？

我抬头看了这个，但找不到任何有用的东西。如果您有任何建议（教程，书籍等），请让我听听。

Answer 1

没有任何事情发生，因为你只提出了一些声明。我不完全确定问题究竟是什么，而是简要解释一下代码：

0x41004400UL显然是端口启动的I / O空间（非常规存储器）中的地址（一组I / O寄存器）
此端口由两个组组成，具有相似的单个寄存器排列
struct PortGroup完全按照硬件上的布局对这些寄存器进行建模

要了解寄存器的含义，请查看硬件文档。

Answer 2

通常，您可以通过以下方式访问C中的硬件寄存器：

#define PORT  (*(volatile uint8_t*)0x1234)

0x1234是注册地址
uint8_t是寄存器的类型，在这种情况下是1字节大。
volatile是必需的，以便编译器知道它不能优化这样的变量，但必须实际完成对代码中所述变量的每次读取或写入。
(volatile uint8_t*)将整数文字转换为所需类型的地址。
最左边的*然后获取该地址的内容，以便可以像使用PORT作为常规变量一样使用宏。

请注意，这不会分配任何东西！它假定在给定地址处存在硬件寄存器，可以通过指定的类型（uint8_t）访问。

使用相同的方法，您还可以使用其他C数据类型直接对应硬件寄存器。例如，通过使用方便的结构，您可以映射特定硬件外设的整个寄存器区域。然而，这样的代码有点危险和有问题，因为它必须考虑像对齐/结构填充和别名一样。

对于您的示例中的特定代码，它是特定微控制器上特定硬件外设（看起来像普通的通用I / O端口）的典型可怕寄存器映射。通常为每个支持MCU的编译器提供一个这样的野兽。

遗憾的是，这种寄存器映射总是以可怕的，完全不可移植的方式编写。例如，两个下划线__是C中的禁用标识符。编译器和程序员都不允许声明此类标识符（7.1.3）。

真正奇怪的是他们省略了volatile关键字。这意味着您在这里有以下方案之一：

volatile关键字隐藏在Port定义下方。最有可能是这种情况，或
寄存器地图充满致命错误，或
编译器是一个非常糟糕的废话，它根本不优化变量。哪会使volatile的问题消失。

我会进一步调查。

对于struct padding和别名，编译器供应商可能隐含地假设只使用它们的编译器。他们没有兴趣为您提供便携式寄存器映射，因此您可以为同一MCU切换竞争对手的编译器。

（（Port *）0x41004400UL）在这里是什么意思？

2 个答案: