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C工程与寄存器封装（lv9-day13）

2023-05-16

文章目录

  • C工程与寄存器封装
    • 1 C语言工程简介
    • 2 启动文件
    • 3 C语言实现LED闪烁
      • 3.1 C语言与汇编分别是怎么操作寄存器的
      • 3.2 用C语言实现LED闪烁
    • 4 寄存器的封装
      • 4.1 第一种封装方式（宏定义）
      • 4.2 第二种封装方式(结构体加宏定义)
    • 5 寄存器的标准化操作
      • 5.1 C语言位操作复习
      • 5.2改进代码

C工程与寄存器封装

1 C语言工程简介

common文件夹下是头文件和.c文件 。
start 是启动文件
interface.c是主函数所在文件。

2 启动文件

直接用就🆗
主要做以下操作
异常向量表所使用地址空间占用（防止其它代码占用）
修改异常向量表地址位置（通过协处理器 cp15）
设置模式为SVC模式，禁止FIO/IRQ(执行重要上电的代码)
关闭MCR,TlLBs
使能计算浮点型协处理器。
关闭MMU
初始化栈
跳转到main

  1 .text
  2 .global _start
  3 _start:
  4     /*
  5      * Vector table
  6      */
  7     b reset
  8     b .
  9     b .
 10     b .
 11     b .
 12     b .
 13     b .
 14     b .
 15
 16 reset:
 17     /*
 18      * Set vector address in CP15 VBAR register
 19      */
 20     ldr r0, =_start
 21     mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0  @Set VBAR
 22
 23     /*
 24      * Set the cpu to SVC32 mode, Disable FIQ/IRQ
 25      */
 26     mrs r0, cpsr
 27     bic r0, r0, #0x1f
 28     orr r0, r0, #0xd3
 29     msr cpsr ,r0
 30
 31     /*
 32      * Defines access permissions for each coprocessor
 33      */
 34     mov r0, #0xfffffff
 35     mcr p15, 0, r0, c1, c0, 2
 36
 37     /*
 38      * Invalidate L1 I/D
 39      */
 40     mov r0, #0                  @Set up for MCR
 41     mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0   @Invalidate TLBs
 42     mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0   @Invalidate icache
 43
 44     /*
 45      * Set the FPEXC EN bit to enable the FPU
 46      */
 47     mov r3, #0x40000000
 48     fmxr FPEXC, r3
 49
 50     /*
 51      * Disable MMU stuff and caches
 52      */
 53     mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
 54     bic r0, r0, #0x00002000     @Clear bits 13 (--V-)
 55     bic r0, r0, #0x00000007     @Clear bits 2:0 (-CAM)
 56     orr r0, r0, #0x00001000     @Set bits 12 (---I)Icache                                                                                                                                                                                
 57     orr r0, r0, #0x00000002     @Set bits 1 (--A-)Align
 58     orr r0, r0, #0x00000800     @Set bits 1 (Z---)BTB
 59     mcr p15,0,r0,c1,c0,0
 60
 61		/*
 62		*Initialize stacks
 63		*/
 64init_stack: 
 65     /*svc mode stack*/
 66     msr cpsr, #0xd3
 67     /*加等号是把地址给sp 不加等号是把地址的内容给sp*/
 68     ldr sp, _stack_svc_end
 69
 70     /*undef mode stack*/
 71     msr cpsr, #0xdb
 72     ldr sp, _stack_und_end
 73
 74     /*abort mode stack*/
 75     msr cpsr,#0xd7
 76     ldr sp,_stack_abt_end
 77
 78     /*irq mode stack*/
 79     msr cpsr,#0xd2
 80     ldr sp, _stack_irq_end
 81
 82     /*fiq mode stack*/
 83     msr cpsr,#0xd1
 84     ldr sp, _stack_fiq_end
 85
 86     /*user mode stack, enable FIQ/IRQ*/
 87     msr cpsr,#0x10
 88     ldr sp, _stack_usr_end
 89
 90     /*Call main*/
 91     b main
 92 /*使用的是满减栈所以栈指针起始地址要先偏移512*/
 93 _stack_svc_end:
 94     .word stack_svc + 512
 95 _stack_und_end:
 96     .word stack_und + 513
 97 _stack_abt_end:
 98     .word stack_abt + 512
 99 _stack_irq_end:
100     .word stack_irq + 512
101 _stack_fiq_end:
102     .word stack_fiq + 512
103 _stack_usr_end:
104     .word stack_usr + 512
105
106 /*申请各个模式下的栈空间*/
107 .data
108 stack_svc:
109     .space 512
110 stack_und:
111     .space 512
112 stack_abt:
113     .space 512
114 stack_irq:
115     .space 512
116 stack_fiq:
117     .space 512
118 stack_usr:
119     .space 512

3 C语言实现LED闪烁

3.1 C语言与汇编分别是怎么操作寄存器的

  1. 汇编语言访问寄存器
    (1)读寄存器
    LDR R1,[R2]
    (2)写寄存器
    STR R1,[R2]
  2. C语言访问寄存器
    (1)读寄存器
    data=*ADDR
    (2）写寄存器
    ADDR =data

3.2 用C语言实现LED闪烁

详细讲解GPIO操作

 12 void Delay(unsigned int Time)
 13 {
 14     while(Time--);
 15 }
 16 int main()
 17 {
 18
 19     /*设置GPX2CON寄存器将CPX2_7引脚设置成输出模式*/
 20     /*写寄存器*/
 21     /*注意0x11000c40为一地址常量（常量前同样可以加*） */
 22     /*这里需要告诉编译器这是什么类型的地址常量，在这里强制转化为无符号整型*/
 23     *((unsigned int*)0x11000c40) = 0x10000000;
 24
 25     while(1)
 26     {
 27         /*点亮LED*/
 28         /*操作GPX2DAT寄存器*/
 29         *(unsigned int *)0x11000c44 =0x00000080;
 30         Delay(1000000);
 31         /*熄灭LED*/
 32         *(unsigned int *)0x11000c44 =0x00000000;
 33         Delay(1000000);
 34
 35     }
 36
 37     return 0;
 38 }

4 寄存器的封装

上面的代码不太适合阅读和维护。所以要对其加以封装

4.1 第一种封装方式（宏定义）

 41 #define GPX2CON  *((unsigned int*)0x11000c40)  //寄存器地址
 42 #define GPX2DAT *((unsigned int *)0x11000c44)  //寄存器地址
 12 void Delay(unsigned int Time)
 13 {
 14     while(Time--);
 15 }
 44 int main()
 45 {
 46      /*GPIO设置为输出模式*/
 47      GPX2CON=0x10000000;
 48
 49     while(1)
 50     {
 51         /*点亮LED*/
 52         /*操作GPX2DATA寄存器*/
 53         GPX2DAT=0x00000080;
 54         Delay(1000000);
 55         /*熄灭LED*/
 56         GPX2DAT =0x00000000;
 57         Delay(1000000);
 58
 59     }
 60 }

4.2 第二种封装方式(结构体加宏定义)

 12 void Delay(unsigned int Time)
 13 {
 14     while(Time--);
 15 }
 63 typedef struct
 64 {
 65
 66     unsigned int CON;
 67     unsigned int DAT;
 68     unsigned int PUD;
 69     unsigned int DRV;
 70 }gpx2;
 71 #define GPX2 (*(gpx2*)0x11000c40)  //结构体的成员在内存当中的存储位置是连续的
 72 int main()
 73 {
 74    GPX2.CON=0x10000000;
 75    while(1)
 76    {
 77        GPX2.DAT = 0x00000080;
 78        Delay(1000000);
 79        GPX2.DAT = 0x00000000;
 80        Delay(1000000);
 81
 82    }
 83 }

5 寄存器的标准化操作

上面的寄存器操作有局限性，比如 GPX2.DAT = 0x00000080; 我只想操作GPX2_7这个IO，结果把
整组IO口都操作了。

5.1 C语言位操作复习

例子：unsigned int a;将a的第三位置1，其它位保持不变。
a=a | (1<<3);
unsigned int a;将a的第三位置0，其它位保持不变。
a=a & (~(1<<3))
unsigned int a;将a的第[7:4]置为0101，其它位保持不变（分为两步）。
（1）先清零（[7:4]）
11111111 11111111 11111111 00001111
这个数由
00000000 00000000 00000000 00001111
左移4位
00000000 00000000 00000000 11110000
在按位取反得到
即 a=a & (~(0xF<<4))
(2) 再置位
00000000 00000000 00000000 01010000
这个数由
00000000 00000000 00000000 00000101
左移4位得到
即 a=a | (0x5<<4)
所以 unsigned int a;将a的第[7:4]置为0101，其它位保持不变（分为两步）。
为a= a & (~(0xF<<4)) | (0x5<<4);

根据上述知识，对4.2的代码加以改进如下：

5.2改进代码

 12 void Delay(unsigned int Time)
 13 {
 14     while(Time--);
 15 }
 63 typedef struct
 64 {
 65
 66     unsigned int CON;
 67     unsigned int DAT;
 68     unsigned int PUD;
 69     unsigned int DRV;
 70 }gpx2;
 71 #define GPX2 (*(gpx2*)0x11000c40)  //结构体的成员在内存当中的存储位置是连续的
 72 int main()
 73 {
 74    GPX2.CON=GPX2.CON & (~(0xF <<28 )) | (0x1 << 28);//(寄存器的[31,28](设为输出模式))
 75    while(1)
 76    {
 77        GPX2.DAT = GPX2.DAT|(1<<7);//(第7位为设置为高电平)
 78        Delay(1000000);
 79        GPX2.DAT = GPX2.DAT &(~(1<<7));//(第7位为设置为低电平)
 80        Delay(1000000);
 81
 82    }
 83 }
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