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MDK中寄存器地址名称映射分析

2016-4-17 11:51:00 3115 寄存器单片机

0 MDK中寄存器地址名称映射分析 https://bbs.elecfans.com/jishu_467552_1_1.html (出处: 中国电子技术论坛) 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。 1
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