嵌入式软件开发必备知识—存储器和寄存器器映射（重要）

分手后的思念是犯贱 2024-03-16 13:15 38阅读 0赞

### 一、存储器映射 ###

存储器映射是一种计算机内存管理技术，它将计算机存储器的一部分映射到处理器的地址空间。这样，处理器就可以直接访问内存中映射的地址，而不需要进行复杂的寻址计算。存储器映射可以用于访问计算机的物理内存、设备寄存器、硬件设备等。在存储器映射中，不同的地址被映射到不同的实际内存位置或硬件设备，这样可以简化对内存的管理和操作。

**存储器是可以存储数据的设备，本身是没有地址信息的，对存储器分配地址的过程称为存储器映射。**

**先复习一点知识：**

1 Byte = 8 bit（位）  
1 Kilobyte (KB) = 1,024 Bytes  
1 Megabyte (MB) = 1,024 KB  
1 Gigabyte (GB) = 1,024 M  
1 Terabyte (TB) = 1,024 G

**我们所说的单片机的的内存大小是说的是字节，而不是位。**

**假设一个某个芯片有19根地址线：A0-A18，数据线是：D0-D15（16位，两个字节），他所能访问的地址的标号数就是2^19字节，512 KB个地址，512K\*2 = 1024bit = 1M.接下来，我们对其存储器进行映射。**

**存储器功能的划分（F1为例）**

**ST将4GB（2^32）地址空间分成8个块**

**ST的4GB的地址空间可以分成8个块，每个块为512MB。**

**具体分配如下：**

**1. 块0（Code(FLASH)）： 0x00000000 ~ 0x1FFFFFFF（主要用于存储代码）  
2. 块1(SRAM)： 0x20000000 ~ 0x3FFFFFFF  
3. 块2(片上外设)： 0x40000000 ~ 0x5FFFFFFF（最重要）  
4. 块3（FSMC Bank1&2）： 0x60000000 ~ 0x7FFFFFFF  
5. 块4(FSMC Bank3&4)： 0x80000000 ~ 0x9FFFFFFF  
6. 块5(FSMC寄存器)： 0xA0000000 ~ 0xBFFFFFFF  
7. 块6（没用到）： 0xC0000000 ~ 0xDFFFFFFF  
8. 块7（Cortex M3内部外设)：0xE0000000 ~ 0xFFFFFFFF**

**每个块都有512MB的地址空间，可以用来存放不同的程序、数据以及内核代码等。这种分块的方式方便操作系统和应用程序进行内存管理，提高系统的稳定性与性能。**

### **二、寄存器映射（重要）** ###

寄存器是单片机内部一种特殊的内存，可以实现对单片机各个功能的控制。

简单来说：寄存器就是单片机内部的控制机构。

什么叫做寄存器映射？

**寄存器是特殊的存储器，给寄存器地址命名的过程，就叫做寄存器映射。**

**例如我们一个寄存器的地址是0x4001080C,我们给寄存器命名叫做GPIOA\_ODR(寄存器名字)，这个过程就叫做寄存器映射。**

**如何直接操作寄存器**

**\*(unsigned int\*)(0x4001080C) = 0XFFFF；**

**即GPIOA\_ODR所有的位都是1，即PA0-PA15都是1。**

定义一个名字后再操作

\# define GPIO\_ODR \*（unsigned int \*）(0X4001080C)

GPIO\_ODR = 0XFFFF;

### **三、寄存器映射计算** ###

**问题一：寄存器地址怎么寻找并计算呢？**

**问题二：如何映射？**

**解决一**

为了方便编写代码及使用，我们寄存器地址分为三个部分：

1、总线基地址**（BUS\_BASE\_ADDR）**

2、外设基于总线基地址的偏移量**（PERIPH\_OFFSET）**

3、寄存器相对与外设基地址的偏移量**（REG\_OFFSET）**

**寄存器地址=****BUS\_BASE\_ADDR+PERIPH\_OFFSET+REG\_OFFSET**

**以F1为例，我们的总线基地址如下**

APB1总线的基地址，也叫做外设的基地址（PERIPH\_BASE）

此表的偏移量：是相对外设的基地址。

GPIO外设基地址及偏移量

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>所属总线</td> 
   <td>外设</td> 
   <td>基地址</td> 
   <td>偏移量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p>APB2</p> <p>0X4001 0000</p> </td> 
   <td>GPIOA</td> 
   <td>0X4001 0800</td> 
   <td>0X0800</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOB</td> 
   <td>0X4001 0C00</td> 
   <td>0X0C00</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOC</td> 
   <td>0X4001 1000</td> 
   <td>0X1000</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOD</td> 
   <td>0X4001 1400</td> 
   <td>0X1400</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOE</td> 
   <td>0X4001 1800</td> 
   <td>0X1800</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOF</td> 
   <td>0X4001 1C00</td> 
   <td>0X1C00</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOG</td> 
   <td>0X4001 2000</td> 
   <td>0X2000</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

此表的偏移量：是相对APB2外设基地址（APB2 **PERIPH\_OFFSET**）偏移量

GPIO外设基地址及偏移量

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>所属总线</td> 
   <td>所属外设</td> 
   <td>寄存器</td> 
   <td>地址</td> 
   <td>偏移量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p>APB2</p> <p>0X4001 0000</p> </td> 
   <td colspan="1"> <p>GPIO</p> <p>0X4001 0800</p> </td> 
   <td>GPIOA_CRL</td> 
   <td>0X4001 0800</td> 
   <td>0X00</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOA_CRH</td> 
   <td>0X4001 0804</td> 
   <td>0X04</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOA_IDR</td> 
   <td>0X4001 0808</td> 
   <td>0X08</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOA_ODR</td> 
   <td>0X4001 080C</td> 
   <td>0X0C</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIOA_BSRR</td> 
   <td>0X4001 0810</td> 
   <td>0X10</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIO_BRR</td> 
   <td>0X4001 0814</td> 
   <td>0X14</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GPIO_LCKR</td> 
   <td>0X4001 0818</td> 
   <td>0X18</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**GPIO\_ODR寄存器地址计算过程：**

1.获取外设挂在哪个总线上面？查：系统结构图

2.获取总线的基地址，APB2总线基地址是：0X4001 0000

3.获取外设地址偏移量，GPIOA相对APB2总线偏移量是：0X800

4.获取寄存器地址偏移量，ODR相对GPIOA外设基地址的偏移量是0X0C。

**寄存器地址=****BUS\_BASE\_ADDR+PERIPH\_OFFSET+REG\_OFFSET**

**GPIO\_ODR = 0X4001 0000+0X800+0X0C=0X4001 080C**

**解决二：**

**使用结构体可以很方便的实现对寄存器的映射**

> **typdef struct**
> 
> **\{** 
> 
> \_IO uint32\_t CRL;
> 
> \_IO uint32\_t CRH;
> 
> \_IO uint32\_t IDR;
> 
> \_IO uint32\_t ODR;
> 
> \_IO uint32\_t BSRR;
> 
> \_IO uint32\_t LCKR;
> 
> **\}GPIO\_TypeDef;**

**整体映射：**

\# define GPIOA ((GPIO\_TypeDef\*)GPIOA\_BASE)

取里边的地址：

&GPIOA->CRL： 0X4001 0800

&GPIOA->CRH：0X4001 0804

&GPIOA->IDR: 0x40010808

&GPIOA->ODR:0X4001 080C

实际应用：

GPIO->ODR= 0XFFFF;