C語言訪問MCU寄存器的三種方式

　　C語言的設計目標是提供一種能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器、產(chǎn)生少量的機器碼以及不需要任何運行環(huán)境支持便能運行的編程語言。那么C語言訪問MCU寄存器的三種方式分別是怎樣的呢？以下僅供參考！

　　1.對C編譯器進行語法擴充

　　對C編譯器進行語法擴充。例如MCS51系列單片機的C-51語法中擴充了sfr關鍵字，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，其ICCAVR和GCCAVR編譯器都沒有定義新的數(shù)據(jù)類型，只能采用標準C的強制類型轉換和指針來實現(xiàn)訪問MCU的寄存器。而IAR和CodeVisionAVR編譯器對ANSI C進行了擴充，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.使用標準C的強制類型轉換和指針來實現(xiàn)

　　采用標準C的強制轉換和指針的概念來實現(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只是個值，前面加(unsigned char *)表示把這個值強制類型轉換為unsigned char型的指針。再在前面加”*”，即*(volatile unsigned char *)0x25表示對這個指針解引用，相當于

　　(unsigned char *)0x25是一個指針p，而這個宏定義為#define DDRB *p。

　　這樣當讀/寫以0x25為地址的寄存器時，直接書寫DDRB即可，即寫：

　　DDRB = 0xff；

　　相當于：

　　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.關鍵字volatile確保本指令不會以為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，有時系統(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，這個循環(huán)可能就是個死循環(huán)。用了volatile則要求每次都去讀0x25的實際值。

　　GCCAVR工具鏈中就使用了這樣的方式，例如在iomx8.h 文件中一個定義如下：

　　#define PORTB _SFR_IO8(0x25)

　　而在sfr_defs.h中可以找到如下兩個宏定義：

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

　　實質上與直接的強制類型轉換和指針定義是一樣的。

　　3.使用結構體實現(xiàn)

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

　　這種方式適合簡單的應用程序，而當系統(tǒng)用到多個同種外設時，就需要為每一個這種外設定義寄存器，這樣就會使程序的維護變得非常困難。而且，由于每次寄存器操作都會有對應的常量存儲在程序Flash里，為每個寄存器定義單獨的指針還會增加程序代碼。

　　為了簡化程序代碼，可以將寄存器組定義為結構體，而將外設當做指向這個結構體的指針。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); }

　　在這種設定下，同一個外設寄存器的結構體可以被多個外設實體共用，這樣也使得程序維護變得容易。另外，由于立即數(shù)存儲的減少，編譯出的程序代碼也會變小。

　　拓展：c語言的優(yōu)點介紹

　　1、簡潔緊湊、靈活方便

　　C語言一共只有32個關鍵字，9種控制語句，程序書寫形式自由，區(qū)分大小寫。把高級語言的基本結構和語句與低級語言的實用性結合起來。C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元。

　　2、運算符豐富

　　C語言的運算符包含的范圍很廣泛，共有34種運算符。C語言把括號、賦值、強制類型轉換等都作為運算符處理。從而使C語言的運算類型極其豐富，表達式類型多樣化。靈活使用各種運算符可以實現(xiàn)在其它高級語言中難以實現(xiàn)的運算。

　　3、數(shù)據(jù)類型豐富

　　C語言的數(shù)據(jù)類型有：整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結構體類型、共用體類型等。能用來實現(xiàn)各種復雜的數(shù)據(jù)結構的運算。并引入了指針概念，使程序效率更高。

　　4、表達方式靈活實用

　　C語言提供多種運算符和表達式值的方法，對問題的表達可通過多種途徑獲得，其程序設計更主動、靈活。它語法限制不太嚴格，程序設計自由度大，如對整型量與字符型數(shù)據(jù)及邏輯型數(shù)據(jù)可以通用等。

　　5、允許直接訪問物理地址，對硬件進行操作

　　由于C語言允許直接訪問物理地址，可以直接對硬件進行操作，因此它既具有高級語言的功能，又具有低級語言的許多功能，能夠像匯編語言一樣對位(bit)、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元，可用來寫系統(tǒng)軟件。

　　6、生成目標代碼質量高，程序執(zhí)行效率高

　　C語言描述問題比匯編語言迅速，工作量小、可讀性好，易于調試、修改和移植，而代碼質量與匯編語言相當。C語言一般只比匯編程序生成的目標代碼效率低10%～20%。

　　7、可移植性好

　　C語言在不同機器上的C編譯程序，86%的代碼是公共的，所以C語言的編譯程序便于移植。在一個環(huán)境上用C語言編寫的程序，不改動或稍加改動，就可移植到另一個完全不同的環(huán)境中運行。

　　8、表達力強

　　C語言有豐富的數(shù)據(jù)結構和運算符。包含了各種數(shù)據(jù)結構，如整型、數(shù)組類型、指針類型和聯(lián)合類型等，用來實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)結構的運算。C語言的運算符有34種，范圍很寬，靈活使用各種運算符可以實現(xiàn)難度極大的運算。

　　C語言能直接訪問硬件的物理地址，能進行位(bit)操作。兼有高級語言和低級語言的許多優(yōu)點。

　　它既可用來編寫系統(tǒng)軟件，又可用來開發(fā)應用軟件，已成為一種通用程序設計語言。

　　另外C語言具有強大的圖形功能，支持多種顯示器和驅動器。且計算功能、邏輯判斷功能強大。

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