[嵌入式]STM32内部寄存器、储存器、C对寄存器的封装

STM32内部寄存器、储存器、C对寄存器的封装

STM32的地址空间可以分为8个，分别是Block0~Block7，其中Block2是应用于外设的存储器，也是主要学习的内容。

存储器映射

存储器的地址由厂商或者用户分配，给存储器分配地址就叫做存储器映射。
Block0 主要用于设计片内的 FLASH。
Block1 用于设计片内的 SRAM。
Block2 用于设计片内的外设，根据外设的总线速度不同，Block 被分成了 APB 和 AHB 两部分，其中 APB 又被分为 APB1 和 APB2。

寄存器映射

通过单片机来控制外设时，其实就是对相应的寄存器进行控制，或者是说，对相应的地址对应的单元进行控制，然而，想要记住每个单元的地址是很难的，不如给每个地址起个名字，就叫“寄存器”吧。

1. 首先来看一下，怎么直接操作地址来控制内存单元。GPIO是外设中的一种，并且在
   STM32F103ZET6芯片中共GPIOA~GPIBG共七组，以GPIOB为例，控制GPIOB输出高电平，GPIOB输出寄存器ODR的地址为0x40010C0C。

//因为在计算机看来，0x40010C0C只是一串数据
//需要我们告诉他这是地址
//通过(unsigned int*)(0x4001 0C0C)，将0x4001 0C0C，转换成指针变量
//而0x4001 0C0C正是指针变量存储的数据
*(unsigned int*)(0x4001 0C0C) = 0xFFFF;
//将以上分解为
  unsigned int *p;
  p = 0x4001 0C0C;
//可以见到指针p中的内容就是0x4001 0C0C
//因为指针本身存储的就是地址
//那么计算机就会认为0x4001 0C0C是一个地址，而不是数据
//然后只需要对指针指向的地址数据赋值即可
  *p = 0xFFFF    ;

可以看到，以上过程较为繁琐，我们不可能每次都这么操作，所以通过C语言对这一些列地址进行封装，称之为寄存器。

2. 寄存器封装

#define	GPIOB_ODR    *(unsigned int*)(0x4001 0C0C)GPIOB_ODR
GPIOB_ODR  =  0xFFFF;
//当然，还有另一种赋值形式
//e.g. 对GPIOB的第三位（从0开始计算）赋予高电平
GPIOB_ODR |=  (1<<2); 
//e.g. 对GPIOB的第三位赋予低电平
GPIOB_ODR &= ~(1<<2);

3. 寄存器结构体封装
   GPIOA-GPIOE 都各有一组功能相同的寄存器，如GPIOA_ODR/GPIOB_ODR/GPIOC_ODR 等等，它们只是地址不一样，但却要为每个寄存器都定义它的地址。为了更方便地访问寄存器，我们引入 C 语言中的结构体语法对寄存器进行封装。

typedef unsigned int uint32_t; /* 无符号 32 位变量 */
typedef unsigned short int uint16_t; /* 无符号 16 位变量 */

/* GPIO 寄存器列表 */
 typedef struct {
  uint32_t CRL; /*GPIO 端口配置低寄存器 地址偏移 : 0x00 */
  uint32_t CRH; /*GPIO 端口配置高寄存器 地址偏移 : 0x04 */
  uint32_t IDR; /*GPIO 数据输入寄存器 地址偏移 : 0x08 */
  uint32_t ODR; /*GPIO 数据输出寄存器 地址偏移 : 0x0C */
  uint32_t BSRR; /*GPIO 位设置 / 清除寄存器 地址偏移 : 0x10 */
  uint32_t BRR; /*GPIO 端口位清除寄存器 地址偏移 : 0x14 */
  uint16_t LCKR; /*GPIO 端口配置锁定寄存器 地址偏移 : 0x18 */
  } GPIO_TypeDef;
//通过结构体指针访问寄存器
  GPIO_TypeDef * GPIOx; // 定义一个 GPIO_TypeDef 型结构体指针 GPIOx
  GPIOx = GPIOB_BASE; // 把指针地址设置为宏 GPIOB_BASE 地址
  GPIOx->IDR = 0xFFFF;
  GPIOx->ODR = 0xFFFF;
 
  uint32_t temp;
  temp = GPIOx->IDR; // 读取 GPIOB_IDR 寄存器的值到变量 temp 中

用 typedef 关键字声明了名为 GPIO_TypeDef 的结构体类型，结构体内有 7 个成员变量，
变量名正好对应寄存器的名字。并且如果使用GPIO_TypeDef类型的指针的时候，将IO的首地址赋予指针地址，指针在调用时，内部定义的变量储存的地址恰好与GPIO对应的各个寄存器的地址对应，只需要调用，GPIO的成员变量即可对对应的寄存器操作。