1. ARM單片機的頭文件如何用結構體定義地
下面我們以ARM Cortex-M0內核單片機LPC1114的頭文件lpc11xx.h文件進行說明。
1.先說兩句
lpc11xx.h文件是lpc11xx系列單片機包含的頭文件。這個文件的作用和51單片機中的reg51.h頭文件是一個性質,都是用來定義寄存器在單片機中的地址的。
你現在就可以打開reg51.h文件和lpc11xx.h文件看看,對比後你會發現兩個主要的區別,首先是lpc11xx.h文件的寄存器定義是用結構體的形式,而reg51.h文件中,寄存器的定義都是一條一條的很直接的地址定義。然後是reg51.h文件中有sfr這樣的「偽c語言」,而lpc11xx.h中用的是標準的c語言。C語言的最大用武之地就是單片機,要想學c,就在單片機上學,要想學單片機,就先入門c語言。兩者相輔相成的學,效果最好。學以致用,才是學習的最終目標。
2.lpc11xx.h文件中如何定義寄存器地址?
在文件中,定義寄存器地址用到了一下幾方面的c語言基礎知識:
結構體;
結構體指針;
宏定義#define
關鍵字typedef
關鍵字volatile
關鍵字const
lpc11xx.h文件中,把每個模塊都定義了一個結構體,這些模塊有SYSCON、IOCON、UART、GPIO、SSP、I2C、WDT、ADC等。
例如,下面是ADC模塊的結構體定義:
typedef struct
{
__IO uint32_t CR;
__IO uint32_t GDR;
uint32_t RESERVED0;
__IO uint32_t INTEN;
__IO uint32_t DR[8];
__I uint32_t STAT;
} LPC_ADC_TypeDef;
結構體的定義有三種形式,我們這里使用的是「直接說明變數」的形式。
lpc11xx.h文件的第566~584行,給每個模塊的結構體變數定義了結構體指針,並加了宏定義#define,為的是以後寫程序時書寫方便。
把滑鼠放到uint32_t上面,單擊滑鼠右鍵,在彈出的菜單中選擇「Go To Definition Of 『uint32_t』」,如下圖所示:
選擇後,就會跳到它的定義之處,如下圖所示:
typedef是類型重定義關鍵字,所以實際上,CR寄存器的定義是這樣的:
__IO unsigned int CR;
按照同樣的方法,可以找到__IO的定義為:
所以,CR寄存器定義實際上是:
volatile unsigned int CR;
volatile關鍵字的作用是為了讓編譯器不要優化這個變數。
unsigned int關鍵字,用來定義無符號的整形變數。
這時候,有人會問,為什麼不直接寫成這樣呢?答:為了閱讀方便。
__IO uint32_t CR;
看到這條語句,我們就會知道,CR寄存器是一個「32位的可讀可寫寄存器」。
volatile unsigned int CR;
同樣的這句話,我們對它的了解就不是那麼一目瞭然了。
3.如何查看每個寄存器的地址?
上面講到,寄存器的地址是由結構體和結構體指針定義的。現在我們來驗證一下它的正確性。
我們隨便找個寄存器,比如ADC模塊的INTEN寄存器(ADC中斷允許寄存器),打開LPC1114的用戶手冊,找到第25章ADC模塊部分,如下圖所示:
從上面圖中,可以看到INTEN的寄存器的地址是0x4001C00C,接下來,我們打開lpc11xx.c文件來驗證一下吧。
打開lpc11xx.c文件,找到ADC模塊的結構體,如下圖所示:
然後再找到LPC_ADC_TypeDef的結構體指針,如下所示:
結構體指針就是用來指向一個地址的,我們來看看上面語句中的LPC_ADC_BASE是什麼:
再看看上條語句中的LPC_APB0_BASE是什麼:
現在終於挖到底了,原來LPC_ADC_TypeDef指針指向的地址為:
0x40000000+0x1C000=0x4001C000
c語言基礎知識:結構體的第一個變數的地址=結構體指針的地址。
所以結構體的第一個變數地址就是0x4001C000,INTEN前面有3個4位元組的變數,所以INTEN的地址就是0x4001C00C。
驗證完畢。
4.程序中,如何操作寄存器?
C語言基礎知識:用結構體變數指針訪問結構體中的變數,形式有兩種:
*結構體指針變數.變數名
結構體指針變數->變數名
還是拿INTEN寄存器為例,假設我們要給這個寄存器寫0x837,可以這樣寫:
*LPC_ADC.INTEN=0x837;
LPC_ADC->INTEN=0X837;
以上兩種形式,在寫程序的時候,都可以用。人們習慣用第二種形式。