C語言訪問MCU寄存器的方式有哪些？

1.對(duì)C編譯器進(jìn)行語法擴(kuò)充

對(duì)C編譯器進(jìn)行語法擴(kuò)充。例如MCS51系列單片機(jī)的C-51語法中擴(kuò)充了sfr關(guān)鍵字，舉例如下：

sfr P0 = 0x80;

這樣操作0x80單元直接寫P0即可。

又如Atmel的AVR系列單片機(jī)，其ICCAVR和GCCAVR編譯器都沒有定義新的數(shù)據(jù)類型，只能采用標(biāo)準(zhǔn)C的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換和指針來實(shí)現(xiàn)訪問MCU的寄存器。而IAR和CodeVisionAVR編譯器對(duì)ANSI C進(jìn)行了擴(kuò)充，定義了新的數(shù)據(jù)類型，使C語言可以直接訪問MCU的有關(guān)寄存器，例如在IAR中可以使用：

SFR_B(DDRB, 0x28);

CodeVisionAVR中可以使用：

sfrb DDRB = 0x28;

2.使用標(biāo)準(zhǔn)C的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換和指針來實(shí)現(xiàn)

采用標(biāo)準(zhǔn)C的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換和指針的概念來實(shí)現(xiàn)訪問MCU的寄存器，例如:

#define DDRB (*(volatile unsigned char *)0x25)

分析如下：

1.(unsigned char *)0x25中的0x25只是個(gè)值，前面加(unsigned char *)表示把這個(gè)值強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為unsigned char型的指針。再在前面加”*”，即*(volatile unsigned char *)0x25表示對(duì)這個(gè)指針解引用，相當(dāng)于(unsigned char *)0x25是一個(gè)指針p，而這個(gè)宏定義為#define DDRB *p。

這樣當(dāng)讀/寫以0x25為地址的寄存器時(shí)，直接書寫DDRB即可，即寫：DDRB = 0xff；

相當(dāng)于：

unsigned char *p, i; p = 0x25; i = *p; //把地址為0x25單元中的數(shù)據(jù)讀出送入i變量*p = 0xff; //向地址為0x25的單元中寫入0xff

這樣經(jīng)過一層宏定義的封裝就變得直觀和方便的多了。

2.關(guān)鍵字volatile確保本指令不會(huì)以為C編譯器的優(yōu)化而被省略，且要求每次直接讀值。例如使用while(*(unsigned char *)0x25)時(shí)，有時(shí)系統(tǒng)可能不能真正去讀0x25的值，而是用第一次讀出的值，如果這樣，這個(gè)循環(huán)可能就是個(gè)死循環(huán)。用了volatile則要求每次都去讀0x25的實(shí)際值。

GCCAVR工具鏈中就使用了這樣的方式，例如在iomx8.h文件中一個(gè)定義如下：#define PORTB _SFR_IO8(0x25)

而在sfr_defs.h中可以找到如下兩個(gè)宏定義：

#define _SFR_IO8(io_addr) _MMIO_BYTE((io_addr)+0x20)#define _MMIO_BYTE(mem_addr) (*(volatile unit8_t *)(mem_addr))

實(shí)質(zhì)上與直接的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換和指針定義是一樣的。

3.使用結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)

使用指針的方式來訪問特殊功能寄存器的優(yōu)勢(shì)在于完全符合標(biāo)準(zhǔn)的ANSI-C，而無需擴(kuò)展語法，形成“方言”，擁有更好的兼容性和可移植性。

這種方式適合簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，而當(dāng)系統(tǒng)用到多個(gè)同種外設(shè)時(shí)，就需要為每一個(gè)這種外設(shè)定義寄存器，這樣就會(huì)使程序的維護(hù)變得非常困難。而且，由于每次寄存器操作都會(huì)有對(duì)應(yīng)的常量存儲(chǔ)在程序Flash里，為每個(gè)寄存器定義單獨(dú)的指針還會(huì)增加程序代碼。

為了簡(jiǎn)化程序代碼，可以將寄存器組定義為結(jié)構(gòu)體，而將外設(shè)當(dāng)做指向這個(gè)結(jié)構(gòu)體的指針。例如：

typedef struct { volatile unsigned long DATA; //0x00 volatile unsigned long RSR; //0x04 unsigned long RESERVED0[4]; //0x08-0x14 volatile unsigned long FLAG; //0x18 ... }UART_TypeDef;#define Uart0 ((UART_Type *)0x40003000)#define Uart1 ((UART_Type *)0x40004000)#define Uart2 ((UART_Type *)0x40005000)int getkey(UART_TypeDef * uartptr) { while((uartptr->FLAG & 0x40) == 0); //無數(shù)據(jù)，等待 return uartptr->DATA; // 讀取字符}int main(void) { unsigned long data; data = getkey(Uart0); }

在這種設(shè)定下，同一個(gè)外設(shè)寄存器的結(jié)構(gòu)體可以被多個(gè)外設(shè)實(shí)體共用，這樣也使得程序維護(hù)變得容易。另外，由于立即數(shù)存儲(chǔ)的減少，編譯出的程序代碼也會(huì)變小。