【嵌入式系统】存储器映射与寄存器映射原理(1),物联网嵌入式开发开发必须掌握

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二、寄存器映射

寄存器映射是在存储器映射的基础上进行的。

以STM32为例,操作硬件本质上就是操作寄存器。在存储器片上外设区域,四字节为一个单元,每个单元对应不同的功能。当我们控制这些单元时就可以驱动外设工作,我们可以找到每个单元的起始地址,然后通过C 语言指针的操作方式来访问这些单元。但若每次都是通过这种方式访问地址,不好记忆且易出错。这时我们可以根据每个单元功能的不同,以功能为名给这个内存单元取一个别名,这个别名实质上就是寄存器名字。给已分配好地址(通过存储器映射实现)的有特定功能的内存单元取别名的过程就叫寄存器映射
在这里插入图片描述

图3 寄存器映射

下面以GPIO寄存器CRL为例,先给出CRL定义如下:

typedef struct
{
  __IO uint32\_t CRL;
  __IO uint32\_t CRH;
  __IO uint32\_t IDR;
  __IO uint32\_t ODR;
  __IO uint32\_t BSRR;
  __IO uint32\_t BRR;
  __IO uint32\_t LCKR;
} GPIO_TypeDef;

在实际使用时,会有GPIOA->CRL=0x0000 0000这种写法,表示将16进制数0赋值给GPIOA的CRL寄存器所在的存储单元。而GPIOA->CRL就构造了一个寄存器映射。具体过程如下:

#define PERIPH_BASE      ((uint32_t)0x40000000) 

这里属于存储器级别的映射,将外设基地址映射到0x40000000,可对应图2

#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)

这里对外设基地址进行偏移量为0x10000的地址偏移,偏移到APB2总线对应外设区。

#define GPIOA_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)

这里对APB2外设基地址进行偏移量为0x0800的地址偏移,偏移到GPIOA对应区域。

#define GPIOA               ((GPIO_TypeDef \*) GPIOA_BASE)

这里将GPIOA宏定义为GPIOA基地址经过强制类型转换为GPIO_TypeDef的指针,这样的作用是使GPIOA结构体内对应的成员按顺序填充内存区域,如图3所示。因此GPIOA的CRL寄存器就是作为GPIOA基地址后的第一个内存块,GPIOA->CRL的本质就是这个内存块的地址,或者说是用GPIOA->CRL给这个地址取了个形象的别名,即寄存器映射。


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