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STM32入門(mén)系列-使用C語(yǔ)言封裝寄存器
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前面介紹了存儲器映射、寄存器和寄存器映射，這些都是為了介紹使用 C語(yǔ)言封裝寄存器做鋪墊。這里我們通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)對 C 語(yǔ)言封裝寄存器進(jìn)行介紹。
具體實(shí)例：控制 GPIOC 端口的第 0 管腳輸出一個(gè)低電平。首先我們需要知道GPIOC 端口外設是掛接在哪個(gè)總線(xiàn)上的，然后根據總線(xiàn)基地址和本身的偏移地址得到 GPIOC 外設基地址，最后通過(guò)這個(gè)外設基地址得到里面各種寄存器基地址。
總線(xiàn)和外設基地址封裝
根據寄存器的概念，我們可以使用 C 語(yǔ)言中的宏定義對寄存器進(jìn)行定義。具體代碼如下：
//定義外設基地址
#define PERIPH_BASE ((unsigned int)0x40000000) 1)
//定義 APB2 總線(xiàn)基地址
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x00010000) 2)
//定義 GPIOC 外設基地址
#define GPIOC_BASE (AHB1PERIPH_BASE + 0x0800) 3)
//定義寄存器基地址 這里以 GPIOC 為例
#define GPIOC_CRL *(unsigned int*)(GPIOC_BASE+0x00) 4)
#define GPIOC_CRH *(unsigned int*)(GPIOC_BASE+0x04)
#define GPIOC_IDR *(unsigned int*)(GPIOC_BASE+0x08)
#define GPIOC_ODR *(unsigned int*)(GPIOC_BASE+0x0C)
#define GPIOC_BSRR *(unsigned int*)(GPIOC_BASE+0x10)
#define GPIOC_BRR *(unsigned int*)(GPIOC_BASE+0x14)
#define GPIOC_LCKR *(unsigned int*)(GPIOC_BASE+0x18)
上述代碼中我們在后面備注了數字，下面對其進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹下其功能：
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定義外設的基地址，這個(gè)地址也是 Block2 的基地址。
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定義 APB2 總線(xiàn)基地址，因為 Block2 的第一個(gè)總線(xiàn)是 APB1，而 APB2 總線(xiàn)地址只需要加上對應的地址偏移量即可。
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定義 GPIO 外設基地址，因為 GPIOC 是掛接在 APB2 總線(xiàn)上的，所以找到對應的端口地址偏移量即可知道 GPIOC 端口基地址。
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定義 GPIO 外設寄存器基地址，這里以 GPIOC 端口為例，因GPIOC_CRL是 GPIOC 外設的第一個(gè)寄存器，所以基地址就是 GPIOC 地址，其他寄存器地址只需要在 GPIOC 基地址上加上相應的偏移量即可。
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我們得到了寄存器具體的地址，那么就可以使用 C 語(yǔ)言指針來(lái)操作讀寫(xiě)。例如我們需要 GPIOC0 輸出一個(gè)低電平或者高電平，可以使用下面語(yǔ)句來(lái)操作。
//控制 GPIOC 第 0 管腳輸出一個(gè)低電平
GPIOC_BSRR = (0x01<<(16+0));
//控制 GPIOC 第 0 管腳輸出一個(gè)高電平
GPIOC_BSRR = (0x01<<0);
我們知道 GPIOC_BSRR 的值是這個(gè)寄存器的地址，但是編譯器不知道它是地址，而是把它當做立即數，所以我們必須要強制轉換為（unsigned int *）指針類(lèi)型才可以對其操作，這一點(diǎn)特別要注意。嵌入式物聯(lián)網(wǎng)智能硬件等系統學(xué)習企鵝意義氣嗚嗚吧久零就易，然后再在前面加上一個(gè)“*”作取指針操作，表示對該地址內內容進(jìn)行寫(xiě)，讀操作也同樣使用“*”取指針操作。如下：
unsigned int temp;
temp =GPIOC_IDR;
將寄存器內的數據保存在變量 temp 中，使用到變量時(shí)一定要進(jìn)行定義。
寄存器封裝
通過(guò)前面講解，我們已經(jīng)可以對寄存器進(jìn)行操作，但是還稍有不足，因為STM32的GPIO比較多， 我們不可能每使用一個(gè)GPIO都做前面一樣的一大堆定義。根據GPIO寄存器的特點(diǎn)，我們知道不論GPIOA還是GPIOB等都擁有一組功能相同的寄存器，如GPIOA_ODR/GPIOB_ODR/GPIOC_ODR等等，它們只是地址不一樣。
為了更方便地訪(fǎng)問(wèn)寄存器，我們引入C語(yǔ)言中的結構體對寄存器進(jìn)行封裝，具體代碼如下：
typedef unsigned int uint32_t; /*無(wú)符號 32 位變量*/
typedef unsigned short int uint16_t; /*無(wú)符號 16 位變量*/
/* 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 數據輸入寄存器 地址偏移: 0x08 */
uint32_t ODR; /*GPIO 數據輸出寄存器 地址偏移: 0x0C */
uint32_t BSRR; /*GPIO 位設置/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 端口配置鎖定寄存器 地址偏移: 0x18 */
}GPIO_TypeDef;
這段代碼用 typedef 關(guān)鍵字聲明了名為GPIO_TypeDef的結構體類(lèi)型，結構體內有7 個(gè)成員變量，變量名正好對應寄存器的名字。C 語(yǔ)言的語(yǔ)法規定，結構體內變量的存儲空間是連續的，其中32位的變量占用4個(gè)字節，16 位的變量占用2個(gè)字節。
于是，我們定義的GPIO_TypeDef，假如這個(gè)結構體的首地址為0x4001 1000（這也是第一個(gè)成員變量 CRL的地址），那么結構體中第二個(gè)成員變量CRH的地址即為0x4001 1000 +0x04，加上的這個(gè)0x04，正是代表CRH所占用的4個(gè)字節地址的偏移量，其它成員變量相對于結構體首地址的偏移，在上述代碼右側注釋已給出。
這樣的地址偏移與STM32 GPIO外設定義的寄存器地址偏移一一對應，只要給結構體設置好首地址，就能把結構體內成員的地址確定下來(lái)，然后就能以結構體的形式訪(fǎng)問(wèn)寄存器了，比如我們還是將GPIOC0輸出低電平，具體代碼如下：
GPIO_TypeDef * GPIOx; //定義一個(gè)GPIO_TypeDef型結構體指針GPIOx
GPIOx = GPIOC_BASE; //把指針地址設置為宏 GPIOC_BASE 地址
GPIOx->BSRR =(1<<(16+0)); //通過(guò)指針訪(fǎng)問(wèn)并修改 GPIOC_BSRR 寄存器
這段代碼先用GPIO_TypeDef類(lèi)型定義一個(gè)結構體指針GPIOx，并讓指針指向GPIOC基地址GPIOC_BASE，地址確定下來(lái)，然后根據C語(yǔ)言訪(fǎng)問(wèn)結構體的內容，用GPIOx->BSRR寫(xiě)寄存器。為了操作更簡(jiǎn)便靈活，我們直接使用宏定義好GPIO_TypeDef類(lèi)型的指針，而且指針指向各個(gè)GPIO端口的首地址，使用時(shí)我們直接用該宏訪(fǎng)問(wèn)寄存器即可。具體代碼如下：
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
#define GPIOB ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)
#define GPIOC ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)
#define GPIOD ((GPIO_TypeDef *) GPIOD_BASE)
#define GPIOE ((GPIO_TypeDef *) GPIOE_BASE)
#define GPIOF ((GPIO_TypeDef *) GPIOF_BASE)
#define GPIOG ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)
GPIOC->BSRR = (1<<(16+0));
我們這里僅僅以GPIO這個(gè)外設為例，給大家講解了如何使用C語(yǔ)言對寄存器封裝，對于其他的外設也是使用同樣方法。其實(shí)到了后面的實(shí)驗程序的編寫(xiě)，我們都是使用ST公司提供的固件庫，他們把STM32所有外設都已經(jīng)封裝好了，我們只需要調用即可。 我們這里分析這個(gè)封裝過(guò)程只是想讓大家更加清楚理解如何使用C來(lái)封裝寄存器的。
