嵌入式開發(fā)中數(shù)值常量如何轉化為內存地址？

時間：2021-08-19 16:38:03

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[導讀]關注、星標公眾號，直達精彩內容來源：技術讓夢想更偉大作者：李肖遙最近在使用Nordic的最新藍牙芯片nRF52832開發(fā)過程中，因為做一些測試涉及到對內存地址的操作，有(*(volatileunsignedint*)0xE000EDFC)的用法然后進行宏定義，本文將解析一下這種用...

關注、星標公眾號，直達精彩內容

來源：技術讓夢想更偉大

作者：李肖遙

最近在使用Nordic的最新藍牙芯片nRF52832開發(fā)過程中，因為做一些測試涉及到對內存地址的操作，有(*(volatile unsigned int *)0xE000EDFC)的用法然后進行宏定義，本文將解析一下這種用法。

代碼解析

先來看下面一段代碼：

#define?ARM_CM_DEMCR?(*(volatile?unsigned?int?*)0xE000EDFC)
#define?ARM_CM_DWT_CTRL?(*(volatile?unsigned?int?*)0xE0001000)
#define?ARM_CM_DWT_CYCCNT?(*(volatile?unsigned?int?*)0xE0001004)

這段代碼的結構分析一下，由于nRF52832是Cotex-M4內核的，在ARM處理器中，只能識別為一個十六進制數(shù)值，具體是數(shù)據(jù)還是地址，它并不能自動區(qū)分。

而使用(unsigned int *)0xE000EDFC，對此數(shù)據(jù)進行強制轉換，表明此數(shù)值為一個無符號整型地址指針值，關鍵字volatile告訴編譯器它指向的內容是易變的，可能會被硬件等意外地修改；

*(volatile unsigned int *)0xFFE00000，則是獲取指針所指向地址處的內容；

把#define宏中的參數(shù)用括號括起來，在用戶程序中對ARM_CM_DEMCR的操作，就等同于在0xE000EDFC地址上進行讀寫操作了。

應用

上面說到了，在32位處理器，要對一個32位的內存地址進行訪問，然后進行讀寫操作

tmp = ARM_CM_DEMCR；//讀
ARM_CM_DEMCR =?0x55；//寫

使用volatile修飾是因為它的值可能會改變，我們假設在一個循環(huán)操作中需要不停地判斷一個內存數(shù)據(jù)，例如要等待ARM_CM_DEMCR的flag標志位置位，因為ARM_CM_DEMCR是映射在SRAM空間，為了加快速度，編譯器可能會編譯出這樣的代碼：把ARM_CM_DEMCR讀取到寄存器中，然后不停地判斷寄存器相應位,而不會再讀取ARM_CM_DEMCR.

而實際工程中，程序例如中斷事件會改變ARM_CM_DEMCR，而寄存器相應位沒有更新，會造成死循環(huán)了。如果volatile來修飾，那每次要操作一個變量的時候會都從內存中讀取一次。

嵌入式系統(tǒng)編程中要求程序員能夠利用C語言訪問固定的內存地址。既然是個地址，那么按照C語言的語法規(guī)則，這個表示地址的量應該是指針類型。

對于不同的計算機體系結構，設備可能是端口映射，也可能是內存映射的。如果系統(tǒng)結構支持獨立的IO地址空間，并且是端口映射，就必須使用匯編語言完成實際對設備的控制，因為C語言并沒有提供真正的“端口”的概念。

volatile關鍵字的用途

volatile的意思是告訴編譯器，在編程源代碼時，對這個變量不要使用優(yōu)化，C語言中可能會優(yōu)化一些運算過程中的變量值導致最后的結果不對，這里就不多說了。

volatile還可以防止編譯器優(yōu)化去掉某些語句，在arm中假如需要寫1清中斷，舉例子如下：

#define?INTPAND?*(volatile?unsigned?int?*)0x560012300
INTPAND = INTPAND;?//?清中斷

INTPAND = INTPAND;這種操作，如果沒有volatile修飾，編譯器就很有可能會去掉INTPAND = INTPAND;，相當于沒這句話了。

在嵌入式編程中，當?shù)刂肥莍o端口的時候，讀寫這個地址是不能對它進行緩存的（有cache才），比如寫這個io端口的時候，如果沒有volatile修飾，編譯器會先把值先寫到一個緩沖區(qū)，到一定時候再寫到io端口，這樣就不能使數(shù)據(jù)及時的寫到io端口，有了volatile修飾就會直接寫到io端口，從而避免了讀寫io端口的延時。