ARM单片机的头文件如何用结构体定义地址

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下面我们以ARM Cortex-M0内核单片机LPC1114的头文件lpc11xx.h文件进行说明。

1.先说两句

lpc11xx.h文件是lpc11xx系列单片机包含的头文件。这个文件的作用和51单片机中的reg51.h头文件是一个性质,都是用来定义寄存器在单片机中的地址的。

你现在就可以打开reg51.h文件和lpc11xx.h文件看看,对比后你会发现两个主要的区别首先是lpc11xx.h文件的寄存器定义是用结构体的形式,而reg51.h文件中,寄存器的定义都是一条一条的很直接的地址定义。然后是reg51.h文件中有sfr这样的“伪c语言”,而lpc11xx.h中用的是标准的c语言。C语言的最大用武之地就是单片机,要想学c,就在单片机上学,要想学单片机,就先入门c语言。两者相辅相成的学,效果最好。学以致用,才是学习的最终目标。

2.lpc11xx.h文件中如何定义寄存器地址?

在文件中,定义寄存器地址用到了一下几方面的c语言基础知识:

  • 结构体;
  • 结构体指针;
  • 宏定义#define
  • 关键字typedef
  • 关键字volatile
  • 关键字const

 

lpc11xx.h文件中,把每个模块都定义了一个结构体,这些模块有SYSCON、IOCON、UART、GPIO、SSP、I2C、WDT、ADC等。

例如,下面是ADC模块的结构体定义:

typedef struct
{
  __IO uint32_t CR;   
  __IO uint32_t GDR;   
  uint32_t RESERVED0;
  __IO uint32_t INTEN; 
  __IO uint32_t DR[8];  
  __I uint32_t STAT;  
} LPC_ADC_TypeDef;

结构体的定义有三种形式,我们这里使用的是“直接说明变量”的形式。

lpc11xx.h文件的第566~584行,给每个模块的结构体变量定义了结构体指针,并加了宏定义#define,为的是以后写程序时书写方便。

把鼠标放到uint32_t上面,单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择“Go To Definition Of ‘uint32_t’”,如下图所示:

找原始定义

选择后,就会跳到它的定义之处,如下图所示:

uint32_t定义

typedef是类型重定义关键字,所以实际上,CR寄存器的定义是这样的:

__IO unsigned int CR;

按照同样的方法,可以找到__IO的定义为:

IO定义

所以,CR寄存器定义实际上是:

volatile unsigned int CR;

volatile关键字的作用是为了让编译器不要优化这个变量。

unsigned int关键字,用来定义无符号的整形变量。

这时候,有人会问,为什么不直接写成这样呢?答:为了阅读方便。

__IO uint32_t CR;

看到这条语句,我们就会知道,CR寄存器是一个“32位的可读可写寄存器”。

volatile unsigned int CR;

同样的这句话,我们对它的了解就不是那么一目了然了。

3.如何查看每个寄存器的地址?

上面讲到,寄存器的地址是由结构体和结构体指针定义的。现在我们来验证一下它的正确性。

我们随便找个寄存器,比如ADC模块的INTEN寄存器(ADC中断允许寄存器),打开LPC1114的用户手册,找到第25章ADC模块部分,如下图所示:

ADC-INTEN寄存器

从上面图中,可以看到INTEN的寄存器的地址是0x4001C00C,接下来,我们打开lpc11xx.c文件来验证一下吧。

打开lpc11xx.c文件,找到ADC模块的结构体,如下图所示:

LPC_ADC_TypeDef结构体

然后再找到LPC_ADC_TypeDef的结构体指针,如下所示:

LPC_ADC结构体指针

结构体指针就是用来指向一个地址的,我们来看看上面语句中的LPC_ADC_BASE是什么:

LPC_ADC_BASE

再看看上条语句中的LPC_APB0_BASE是什么:

LPC_apb0_base

现在终于挖到底了,原来LPC_ADC_TypeDef指针指向的地址为:

0x40000000+0x1C000=0x4001C000

c语言基础知识:结构体的第一个变量的地址=结构体指针的地址。

所以结构体的第一个变量地址就是0x4001C000,INTEN前面有3个4字节的变量,所以INTEN的地址就是0x4001C00C。

验证完毕。

4.程序中,如何操作寄存器?

C语言基础知识:用结构体变量指针访问结构体中的变量,形式有两种:

  • *结构体指针变量.变量名
  • 结构体指针变量->变量名

还是拿INTEN寄存器为例,假设我们要给这个寄存器写0x837,可以这样写:

  • *LPC_ADC.INTEN=0x837;
  • LPC_ADC->INTEN=0X837;

以上两种形式,在写程序的时候,都可以用。人们习惯用第二种形式。

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