((Port *)0x41004400UL) 在这里是什么意思？

Question

我正在开发一个开发板，上面有一个基于 ARM 的 32 位微控制器（即该板是 Atmel SAM D21J18A）。我仍处于学习阶段，还有很多路要走，但我真的很喜欢嵌入式系统。

我有一定的C基础，但显然还不够。我正在查看 Atmel 的一个示例项目的代码，但我并没有真正理解其中的某些部分。这是其中之一：

    #define PORT              ((Port     *)0x41004400UL) /**< \brief (PORT) APB Base Address */

端口定义为：

    typedef struct {
        PortGroup             Group[2];    /**< \brief Offset: 0x00 PortGroup groups [GROUPS] */
    } Port;

端口组定义为：

typedef struct {
    __IO PORT_DIR_Type             DIR;         /**< \brief Offset: 0x00 (R/W 32) Data Direction */
    __IO PORT_DIRCLR_Type          DIRCLR;      /**< \brief Offset: 0x04 (R/W 32) Data Direction Clear */
    __IO PORT_DIRSET_Type          DIRSET;      /**< \brief Offset: 0x08 (R/W 32) Data Direction Set */
    __IO PORT_DIRTGL_Type          DIRTGL;      /**< \brief Offset: 0x0C (R/W 32) Data Direction Toggle */
    __IO PORT_OUT_Type             OUT;         /**< \brief Offset: 0x10 (R/W 32) Data Output Value */
    __IO PORT_OUTCLR_Type          OUTCLR;      /**< \brief Offset: 0x14 (R/W 32) Data Output Value Clear */
    __IO PORT_OUTSET_Type          OUTSET;      /**< \brief Offset: 0x18 (R/W 32) Data Output Value Set */
    __IO PORT_OUTTGL_Type          OUTTGL;      /**< \brief Offset: 0x1C (R/W 32) Data Output Value Toggle */
    __I  PORT_IN_Type              IN;          /**< \brief Offset: 0x20 (R/  32) Data Input Value */
    __IO PORT_CTRL_Type            CTRL;        /**< \brief Offset: 0x24 (R/W 32) Control */
    __O  PORT_WRCONFIG_Type        WRCONFIG;    /**< \brief Offset: 0x28 ( /W 32) Write Configuration */
    RoReg8                         Reserved1[0x4];
    __IO PORT_PMUX_Type            PMUX[16];    /**< \brief Offset: 0x30 (R/W  8) Peripheral Multiplexing n */
    __IO PORT_PINCFG_Type          PINCFG[32];  /**< \brief Offset: 0x40 (R/W  8) Pin Configuration n */
    RoReg8                         Reserved2[0x20];
} PortGroup;

所以在这里，我们正在查看地址 0x41004400UL，从那里获取数据，然后会发生什么？

我查找了这个，但找不到任何有用的东西。如果您有任何建议（教程、书籍等），请告诉我。

Answer 1

什么都没有发生，因为你只是提交了一些声明。我不完全确定问题到底是什么，但简要解释一下代码：

0x41004400UL 显然是 I/O space（不是常规内存）中端口开始的地址（一组 I/O 寄存器）
此端口由两组具有类似排列的单个寄存器组成
struct PortGroup 完全按照硬件上的布局对这些寄存器进行建模

要了解寄存器的含义，请查看硬件文档。

Answer 2

通常您可以通过以下方式访问 C 中的硬件寄存器：

#define PORT  (*(volatile uint8_t*)0x1234)

0x1234为寄存器地址
uint8_t 是寄存器的类型，在本例中为 1 个字节大。
volatile 是必需的，以便编译器知道它不能优化这样的变量，但必须实际完成对代码中声明的变量的每次读取或写入。
(volatile uint8_t*) 将整数文字转换为所需类型的地址。
最左边的 * 然后获取该地址的内容，这样宏就可以像 PORT 是常规变量一样使用。

请注意，这不会分配任何东西！它只是假设在给定的地址存在一个硬件寄存器，可以通过指定的类型访问 (uint8_t)。

用同样的方法你也可以让其他C数据类型直接对应硬件寄存器。例如，通过使用方便的结构，您可以映射特定硬件外设的整个寄存器区域。然而，这样的代码有点危险和有问题，因为它必须考虑 alignment/struct 填充和别名之类的东西。

至于您示例中的特定代码，它是特定微控制器上特定硬件外围设备（看起来像普通的通用 I/O 端口）的典型糟糕寄存器映射。每个支持 MCU 的编译器通常都会提供一个这样的野兽。

可悲的是，这样的寄存器映射总是以糟糕的、完全不可移植的方式编写的。例如，两个下划线 __ 在 C 中是禁止的标识符。编译器和程序员都不允许声明这样的标识符 (7.1.3).

真正奇怪的是他们省略了volatile关键字。这意味着您在此处遇到以下情况之一：

volatile 关键字隐藏在 Port 定义之下。很可能是这种情况，或者
寄存器映射充满致命错误，或者
编译器真是个垃圾，根本不优化变量。这将使 volatile 的问题消失。

我会进一步调查。

至于结构填充和别名，编译器供应商可能隐含地假定只使用他们的编译器。他们没有兴趣为您提供便携式寄存器映射，以便您可以为相同的 MCU 切换竞争对手的编译器。

((Port *)0x41004400UL) 在这里是什么意思？

What does ((Port *)0x41004400UL) mean here?

c

embedded

arm

atmel

atmelstudio