访问外设寄存器的四种方式

朱雀 2022-05-25 09:21 271阅读 0赞

访问外设寄存器是底层驱动编程的基本工作，访问外设寄存器都有哪些方式呢？

[https://blog.csdn.net/zoomdy/article/details/80284054][https_blog.csdn.net_zoomdy_article_details_80284054]  
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# 一、最直接的方式 #

将外设寄存器地址强制转换成指针，然后对该指针进行操作，这是最基本也是最直接的方式了。

#define GPIO0_OUTPUT_EN         (*((volatile uint32_t*)(0x10012000 + 0x008)))
    #define GPIO0_PORT              (*((volatile uint32_t*)(0x10012000 + 0x00C)))
    #define GPIO0_PUE               (*((volatile uint32_t*)(0x10012000 + 0x010)))
    
        GPIO0_OUTPUT_EN |= 1UL << 0;
        GPIO0_PUE |= 1UL << 0;
        GPIO0_PORT |= 1UL << 0;

# 二、定义成常量而非宏 #

常量会生成调试符号，在调试阶段，可以查看其内容，使用常量替代宏可以改善调试体验。

volatile uint32_t * const GPIO0_OUTPUT_EN   = (volatile uint32_t*)(0x10012000 + 0x008);
    volatile uint32_t * const GPIO0_PORT        = (volatile uint32_t*)(0x10012000 + 0x00c);
    volatile uint32_t * const GPIO0_PUE         = (volatile uint32_t*)(0x10012000 + 0x0010);
    
        *GPIO0_OUTPUT_EN |= 1UL << 0;
        *GPIO0_PUE |= 1UL << 0;
        *GPIO0_PORT |= 1UL << 0;

# 方式一 vs 方式二 #

同样是`-O2`优化选项的情况下，生成的汇编代码相同。默认链接参数下，方式二占用更多的`data`空间，编译器为每个常量分配了存储空间，加入`--gc-sections`参数后，会释放常量存储空间，因为别的地方没有引用到。常量是会生成调试符号的，所以使用常量的形式更方便调试。

# 三、支持多实例 #

单片机里往往有多个相同的外设，除了基地址不同，其它寄存器的定义则完全相同，为了简化代码，这时候就需要对多实例的支持。同一份代码，只需要传入不同的基地址，就能操作不同的外设。

#define WRITE_REG(addr, data)   (*((volatile uint32_t*)(addr)) = (data))
    #define READ_REG(addr)          (*((volatile uint32_t*)(addr)))
    
    #define GPIO0_BASE              0x10012000
    #define GPIO1_BASE              0x10018000
    
    #define GPIO_OUTPUT_EN          0x008
    #define GPIO_PORT               0x00C
    #define GPIO_PUE                0x010
    
    static void gpio_init(uint32_t base)
    {
        
        uint32_t reg;
        reg = READ_REG(base + GPIO_OUTPUT_EN);
        reg |= 1UL << 0;
        WRITE_REG(base + GPIO_OUTPUT_EN, reg);
    
        reg = READ_REG(base + GPIO_PUE);
        reg |= 1UL << 0;
        WRITE_REG(base + GPIO_PUE, reg);
    
        reg = READ_REG(base + GPIO_PORT);
        reg |= 1UL << 0;
        WRITE_REG(base + GPIO_PORT, reg);
    }
    
        gpio_init(GPIO0_BASE);
        gpio_init(GPIO1_BASE);

# 四、定义成结构体 #

结构体形式很自然地支持多实例。

typedef struct
    {
        
        volatile uint32_t res[2];
        volatile uint32_t output_en;
        volatile uint32_t port;
        volatile uint32_t pue;
    }gpio_t;
    
    #define GPIO0_BASE              0x10012000
    #define GPIO1_BASE              0x10018000
    
    #define GPIO0 ((gpio_t*)(GPIO0_BASE))
    #define GPIO1 ((gpio_t*)(GPIO1_BASE))
    
    static void gpio_init(gpio_t* gpio)
    {
        
        gpio->output_en |= 1UL << 0;
        gpio->pue |= 1UL << 0;
        gpio->port |= 1UL << 0;
    }
    
        gpio_init(GPIO0);
        gpio_init(GPIO1);

或者用常量定义代替宏定义

typedef struct
    {
        
        volatile uint32_t res[2];
        volatile uint32_t output_en;
        volatile uint32_t port;
        volatile uint32_t pue;
    }gpio_t;
    
    #define GPIO0_BASE              0x10012000
    #define GPIO1_BASE              0x10018000
    
    gpio_t * const GPIO0 = (gpio_t*)(GPIO0_BASE);
    gpio_t * const GPIO1 = (gpio_t*)(GPIO1_BASE);
    
    static void gpio_init(gpio_t* gpio)
    {
        
        gpio->output_en |= 1UL << 0;
        gpio->pue |= 1UL << 0;
        gpio->port |= 1UL << 0;
    }
    
        gpio_init(GPIO0);
        gpio_init(GPIO1);

# 总结 #

推荐定义成结构体形式，如果在乎调试体验，那么将操作指针（上文中的GPIO0和GPIO1）定义成常量。

[https_blog.csdn.net_zoomdy_article_details_80284054]: https://blog.csdn.net/zoomdy/article/details/80284054