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[]; __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:
选择后,就会跳到它的定义之处,如下图所示:
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:
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:
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:
然后再找到LPC_ADC_TypeDef的结构体指针,如下所示:
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:
再看看上条语句中的LPC_APB0_BASE是什么:
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。