MDK中寄存器地址名称映射分析

之所以要讲解这部分知识，是因为经常会遇到客户提到不明白MDK中那些结构体是怎么与
寄存器地址对应起来的。这里我们就做一个简要的分析吧。
首先我们看看51中是怎么做的。51单片机开发中经常会引用一个reg51.h的头文件，下
面我们看看他是怎么把名字和寄存器联系起来的：
sfr P0 =0x80;
sfr也是一种扩充数据类型，点用一个内存单元，值域为0～255。利用它可以访问51单片
机内部的所有特殊功能寄存器。如用sfr P1 = 0x90这一句定义P1为P1端口在片内的寄存
器。然后我们往地址为0x80的寄存器设值的方法是：P0=value;
那么在STM32中，是否也可以这样做呢？？答案是肯定的。肯定也可以通过同样的方
式来做，但是STM32因为寄存器太多太多，如果一一以这样的方式列出来，那要好大的篇
幅，既不方便开发，也显得太杂乱无序的感觉。所以MDK采用的方式是通过结构体来将
寄存器组织在一起。下面我们就讲解MDK是怎么把结构体和地址对应起来的，为什么我
们修改结构体成员变量的值就可以达到操作对应寄存器的值。这些事情都是在stm32f10x.h
文件中完成的。我们通过GPIOA的几个寄存器的地址来讲解吧。
首先我们可以查看《STM32中文参考手册V10》中的寄存器地址映射表(P159):

图4.6.1 GPIO寄存器地址映像
从这个表我们可以看出，GPIOA的7个寄存器都是32位的，所以每个寄存器占有4
个地址，一共占用28个地址，地址偏移范围为（000h~01Bh）。这个地址偏移是相对GPIOA
的基地址而言的。GPIOA的基地址是怎么算出来的呢？因为GPIO都是挂载在APB2总线
之上，所以它的基地址是由APB2总线的基地址+GPIOA在APB2总线上的偏移地址决定
的。同理依次类推，我们便可以算出GPIOA基地址了。这里设计到总线的一些知识，我们
在后面会讲到。下面我们打开stm32f10x.h定位到GPIO_TypeDef定义处：
typedef struct
{
  __IO uint32_t CRL;
  __IO uint32_t CRH;
  __IO uint32_t IDR;
  __IO uint32_t ODR;
  __IO uint32_t BSRR;
  __IO uint32_t BRR;
  __IO uint32_t LCKR;
} GPIO_TypeDef;
然后定位到：
#define     GPIOA                            ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
可以看出，GPIOA是将GPIOA_BASE强制转换为GPIO_TypeDef指针，这句话的意思是，
GPIOA指向地址GPIOA_BASE，GPIOA_BASE存放的数据类型为GPIO_TypeDef。然后双
击“GPIOA_BASE”选中之后右键选中“Go to definition of ”，便可一查看GPIOA_BASE
的宏定义：
#define GPIOA_BASE                       (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
依次类推，可以找到最顶层：
#define APB2PERIPH_BASE              (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define PERIPH_BASE                      ((uint32_t)0x40000000)  
所以我们便可以算出GPIOA的基地址位：
GPIOA_BASE= 0x40000000+0x10000+0x0800=0x40010800      
下面我们再跟《STM32中文参考手册V10》比较一下看看GPIOA的基地址是不是
0x40010800。截图P28存储器映射表我们可以看到，GPIOA的起始地址也就是基地址确实
是0x40010800：

图4.6.2 GPIO存储器地址映射表
同样的道理，我们可以推算出其他外设的基地址。
  上面我们已经知道GPIOA的基地址，那么那些GPIOA的7个寄存器的地址又是怎么
算出来的呢？？在上面我们讲过GPIOA的各个寄存器对于GPIOA基地址的偏移地址，所
以我们自然可以算出来每个寄存器的地址。
  GPIOA的寄存器的地址=GPIOA基地址+寄存器相对GPIOA基地址的偏移值
这个偏移值在上面的寄存器地址映像表中可以查到。
  那么在结构体里面这些寄存器又是怎么与地址一一对应的呢？这里涉及到结构体成员
变量地址对齐方式方面的知识，这方面的知识大家可以在网上查看相关资料复习一下，这
里我们不做详细讲解。在我们定义好地址对齐方式之后，每个成员变量对应的地址就可以
根据其基地址来计算。对于结构体类型GPIO_TypeDef，他的所有成员变量都是32位，成
员变量地址具有连续性。所以自然而然我们就可以算出GPIOA指向的结构体成员变量对应
地址了。
寄存器  偏移地址  实际地址=基地址+偏移地址
GPIOA->CRL  0x00  0x40010800+0x00
  GPIOA->CRH;  0x04  0x40010800+0x04
GPIOA->IDR;  0x08  0x40010800+0x08
GPIOA->ODR  0x0c  0x40010800+0x0c
  GPIOA->BSRR  0x10  0x40010800+0x10
GPIOA->BRR  0x14  0x40010800+0x14
  GPIOA->LCKR  0x18  0x40010800+0x18
表4.6.3 GPIOA各寄存器实际地址表

我们可以把GPIO_TypeDef的定义中的成员变量的顺序和GPIOx寄存器地址映像对比
可以发现，他们的顺序是一致的，如果不一致，就会导致地址混乱了。
这就是为什么固件库里面：GPIOA->BRR=value;就是设置地址为0x40010800
+0x014(BRR偏移量)=0x40010814的寄存器BRR的值了。它和51里面P0=value是设置地
址为0x80的P0寄存器的值是一样的道理。