C语言访问MCU寄存器的两种方式

转自http://blog.csdn.net/liming0931/article/details/7752248

单片机的特殊功能寄存器SFR，是SRAM地址已经确定的SRAM单元，在C语言环境下对其访问归纳起来有两种方法。

1、采用标准C的强制类型转换和指针来实现

采用标准C的强制转换和指针的概念来实现访问MCU的寄存器，例如:

#define DDRB (*(volatile unsigned char *)0x25)



分析如下：

    A：(unsigned char *)0x25中的0x25只是个值，前面加(unsigned char *)表示0x25是个地址，而且这个地址所存储的数据的数据类型是unsigned char，意思就是说读/写这个地址时，要写进unsigned char的值，读出也是unsigned char的值。

    (*(volatile unsigned char *)0x25)是一个固定的指针，是不可变的，而不是指针变量。再在前面加"*"，即*(volatile unsigned char *)0x25则变成了变量（普通的unsigned char变量，不是指针变量），如果是#define i (*(volatile unsigned char *)0x25),则与unsigned
char i是一样的，只不过前面i的地址是固定的。

    B:关键字volatile确保本指令不会以为C编译器的优化而被省略，且要求每次直接读值。例如使用while(*(unsigned char *)0x25)时，有时系统可能不能真正去读0x25的值，而是用第一次读出的值，如果这样，这个循环可能就是个死循环。用了volatile则要求每次都去读0x25的实际值。

    这样读/写以0x25为地址的SRAM单元，直接书写DDRB即可，即DDRB为变量，只不过变量的地址固定为0x25。例如：

    DDRB = 0xff；

    这样比直接采用指针变量的方法直观和方便的多，例如：

    unsigned char *p, i;

    p = 0x25;

    i = *p;     //把地址为0x25单元中的数据读出送入i变量

    *p = 0;     //向地址为0x25的单元中写入0

    总结一下，就是(*(volatile unsigned char *)0x25)可以看作是一个普通变量，这个变量哟固定的地址，指向0x25。而0x25只是个常量，不是指针，更不是变量。



2、对C编译器进行语法扩充

    对C编译器进行语法扩充。例如MCS51系列KeilC中扩充sfr关键字，举例如下：

    sfr P0 = 0x80;

    这样操作0x80单元直接写P0即可。

    下面对AVR的歌C编译器对访问MCU寄存器的方法进行简介。

    A:采用标准C的强制类型转换和指针来实现访问MCU的寄存器，每一个C编译器都支持，原因很简单，这是标准C。

    B:ICCAVR和GCCAVR没有定义新的数据类型，只能采用标准C的强制类型转换和指针来实现访问MCU的寄存器。而IAR和CodeVisionAVR编译器对ANSI C进行了扩充，都定义了新的数据类型，是C语言可以直接访问MCU的有关寄存器，例如，IAR中：

    SFR_B(DDRB, 0x28)

    CodeVisionAVR中：

    sfrb DDRB = 0x28

    这样,PORTB=0xff;等同于(*(volatile unsigned char *)0x05) = 0xff;而0x25正好是寄存器PORTB在器件ATmega48/88/168中的地址。

    GCCAVR每个AVR器件在头文件不采用直接定义特殊功能寄存器宏，例如在iomx8.h文件中一个定义如下：

    #define PORTB _SFR_IO8(0x25)

    而在sfr_defs.h中可以找到如下两个宏定义：

    #define _SFR_IO8(io_addr)           _MMIO_BYTE((io_addr)+0x20)

    #define _MMIO_BYTE(mem_addr)        (*(volatile unit8_t *)(mem_addr))

    实质上与直接的强制类型转换和指针定义是一样的。

    另外，GCCAVR中宏_BV(bit)是操作I/O寄存器是频繁用到的，avr-libc建议使用这一宏进行寄存器的位操作，他在文件sfr_defs.h中定义如下：

    #define _BV(bit) (1<<(bit))

    以下是他的使用示例；

    DDRB = _BV(PB0) | _BV(PB1); //器件头文件中已经定义PB0代表0，PB1代表1

    他等同于“DDRB=0x03;”,这样写的目的是为了提供程序的可读性。不要担心它会生成比“DDRB=0x03；”更大的代码，编译器会处理这种事情，最终会输出与“DDRB=0x03;”同样的结果。