原创 ARM定义特殊寄存器(*(volatile unsigned long *))的理解[转自:Eddy的笔记]

2012-3-13 14:01 5561 15 18 分类: MCU/ 嵌入式

以前老是对ARM程序中(*(volatile unsigned long *))不理解,今天看了两篇文章,觉得对理解这个很有用,当然这个不止在定义内部特殊寄存器有用,在用到外部总线时,根据具体情况,定义外部器件的地址也可以用。

  下面是文章一

终于理解了#define SREG (*(volatile unsigned CHAR *)0x5F)
以前看到#define SREG     (*(volatile unsigned CHAR *)0x5F)
这样的定义,总是感觉很奇怪,不知道为什么,今天终于有了一点点心得,请大虾们多多批砖~~~

    嵌入式系统编程,要求程序员能够利用C语言访问固定的内存地址。既然是个地址,那么按照C语言的语法规则,这个表示地址的量应该是指针类型。所以,知道要访问的内存地址后,比如0x5F,
    第一步是要把它强制转换为指针类型
(unsigned CHAR *)0x5F,AVR的SREG是八位寄存器,所以0x5F强制转换为指向
unsigned CHAR类型。
    volatile(可变的)这个关键字说明这变量可能会被意想不到地改变,这样编译器就不会去假设这个变量的值了。这种“意想不到地改变”,不是由程序去改变,而是由硬件去改变——意想不到。
    第二步,对指针变量解引用,就能操作指针所指向的地址的内容了
    *(volatile unsigned CHAR *)0x5F
    第三步,小心地把#define宏中的参数用括号括起来,这是一个很好的习惯,所以#define SREG     (*(volatile unsigned CHAR *)0x5F)

     类似的,如果使用一个32位处理器,要对一个32位的内存地址进行访问,可以这样定义#define RAM_ADDR      (*(volatile unsigned LONG   *)0x0000555F)
     然后就可以用C语言对这个内存地址进行读写操作了
     读:tmp = RAM_ADDR;
     写:RAM_ADDR = 0x55;
 

已下是文章二

 

对于不同的计算机体系结构,设备可能是端口映射,也可能是内存映射的。如果系统结构支持独立的IO地址空间,并且是端口映射,就必须使用汇编语言完成实际对设备的控制,因为C语言并没有提供真正的端口的概念。如果是内存映射,那就方便的多了。

         以 #define IOPIN   (*((volatile unsigned long *) 0xE0028000))   为例:作为一个宏定义语句,define是定义一个变量或常量的伪指令。首先( volatile unsigned long * )的意思是将后面的那个地址强制转换成 volatile unsigned long * ,unsigned long * 是无符号长整形,volatile 是一个类型限定符,如const一样,当使用volatile限定时,表示这个变量是依赖系统实现的,以为着这个变量会被其他程序或者计算机硬件修改,由于地址依赖于硬件,volatile就表示他的值会依赖于硬件。

        volatile 类型是这样的,其数据确实可能在未知的情况下发生变化。比如,硬件设备的终端更改了它,现在硬件设备往往也有自己的私有内存地址,比如显存,他们一般是通过映象的方式,反映到一段特定的内存地址当中,这样,在某些条件下,程序就可以直接访问这些私有内存了。另外,比如共享的内存地址,多个程序都对它操作的时候。你的程序并不知道,这个内存何时被改变了。如果不加这个voliatile修饰,程序是利用catch当中的数据,那个可能是过时的了,加了 voliatile,就在需要用的时候,程序重新去那个地址去提取,保证是最新的。归纳起来如下:

1. volatile变量可变允许除了程序之外的比如硬件来修改他的内容   
2. 访问该数据任何时候都会直接访问该地址处内容,即通过cache提高访问速度的优化被取消  

       对于((volatile unsigned long *) 0xE0028000)为随硬件需要定义的一种地址,前面加上“*”指针,为直接指向该地址,整个定义约定符号IOPIN代替,调用的时候直接对指向的地址寄存器写内容既可。这实际上就是内存映射机制的方便性了。其中volatile关键字是嵌入式系统开发的一个重要特点。上述表达式拆开来分析,首先(volatile unsigned long *) 0xE0028000的意思是把0xE0028000强制转换成volatile unsigned long类型的指针,暂记为p,那么就是#define A *p,即AP指针指向位置的内容了。这里就是通过内存寻址访问到寄存器A,可以读/写操作。

对于(volatile unsigned char *)0x20我们再分析一下,它是由两部分组成:
1)(unsigned char *)0x20,0x20只是个值,前面加(unsigned char *)表示0x20是个地址,而且这个地址类型是unsigned char ,意思是说读写这个地址时,要写进unsigned char 的值,读出也是unsigned char 。
2)volatile,关键字volatile 确保本条指令不会因C 编译器的优化而被省略,且要求每次直接读值。例如用while((unsigned char *)0x20)时,有时系统可能不真正去读0x20的值,而是用第一次读出的值,如果这样,那这个循环可能是个死循环。用了volatile 则要求每次都去读0x20的实际值。

那么(volatile unsigned char *)0x20是一个固定的指针,是不可变的,不是变量。而char 
  *u则是个指针变量。
再在前面加"*":*(volatile unsigned char *)0x20则变成了变量(普通的unsigned char变量,不是指针变量),如果#define i (*(volatile unsigned char *)0x20),那么与unsigned char i是一样了,只不过前面的i的地址是固定的。

那么你的问题就可解答了,(*(volatile unsigned char *)0x20)可看作是一个普通变量,这个变量有固定的地址,指向0x20。而0x20只是个常量,不是指针更不是变量。

文章评论3条评论)

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tamkay_819533976 2012-3-14 14:44

文章一中:volatile(可变的)这个关键字说明这变量可能会被意想不到地改变,这样编译器就不会去假设这个变量的值了。这种“意想不到地改变”,不是由程序去改变,而是由硬件去改变——意想不到。 文章二中:1. volatile变量可变允许除了程序之外的比如硬件来修改他的内容 我认为以上两点有点以讹传讹,或者说描述不够准确。其实volatile关键字对编译器的优化行为影响最大,不加关键字volatile修饰的变量,会被假定当前函数执行期间会被改变(包括被硬件改变、被当前函数调用的子函数改变和被中断处理函数改变等等),因此在优化时位置直接访问,反之在优化时会被内部寄存器暂时代替以加程序快执行速度或减小程序的代码长度。

用户377235 2012-3-14 14:44

文章一中:volatile(可变的)这个关键字说明这变量可能会被意想不到地改变,这样编译器就不会去假设这个变量的值了。这种“意想不到地改变”,不是由程序去改变,而是由硬件去改变——意想不到。 文章二中:1. volatile变量可变允许除了程序之外的比如硬件来修改他的内容 我认为以上两点有点以讹传讹,或者说描述不够准确。其实volatile关键字对编译器的优化行为影响最大,不加关键字volatile修饰的变量,会被假定当前函数执行期间会被改变(包括被硬件改变、被当前函数调用的子函数改变和被中断处理函数改变等等),因此在优化时位置直接访问,反之在优化时会被内部寄存器暂时代替以加程序快执行速度或减小程序的代码长度。

用户403664 2012-3-13 15:49

楼主好文,可以参加下一季的博客大赛了
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