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C語(yǔ)言訪(fǎng)問(wèn)MCU寄存器的兩種方式

單片機的特殊功能寄存器SFR，是SRAM地址已經(jīng)確定的SRAM單元，在C語(yǔ)言環(huán)境下對其訪(fǎng)問(wèn)歸納起來(lái)有兩種方法。

1、采用標準C的強制類(lèi)型轉換和指針來(lái)實(shí)現
采用標準C的強制轉換和指針的概念來(lái)實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)MCU的寄存器，例如:
#define DDRB (*(volatile unsigned char *)0x25)

分析如下：
A：(unsigned char *)0x25中的0x25只是個(gè)值，前面加(unsigned char *)表示0x25是個(gè)地址，而且這個(gè)地址所存儲的數據的數據類(lèi)型是unsigned char，意思就是說(shuō)讀/寫(xiě)這個(gè)地址時(shí)，要寫(xiě)進(jìn)unsigned char的值，讀出也是unsigned char的值。

(*(volatile unsigned char *)0x25)是一個(gè)固定的指針，是不可變的，而不是指針變量。再在前面加"*"，即*(volatile unsigned char *)0x25則變成了變量(普通的unsigned char變量，不是指針變量)，如果是#define i (*(volatile unsigned char *)0x25),則與unsigned char i是一樣的，只不過(guò)前面i的地址是固定的。

B：關(guān)鍵字volatile確保本指令不會(huì )以為C編譯器的優(yōu)化而被省略，且要求每次直接讀值。例如使用while(*(unsigned char *)0x25)時(shí)，有時(shí)系統可能不能真正去讀0x25的值，而是用第一次讀出的值，如果這樣，這個(gè)循環(huán)可能就是個(gè)死循環(huán)。用了volatile則要求每次都去讀0x25的實(shí)際值。

這樣讀/寫(xiě)以0x25為地址的SRAM單元，直接書(shū)寫(xiě)DDRB即可，即DDRB為變量，只不過(guò)變量的地址固定為0x25。例如：
DDRB = 0xff;
這樣比直接采用指針變量的方法直觀(guān)和方便的多，例如：
unsigned char *p, i;
p = 0x25;
i = *p; //把地址為0x25單元中的數據讀出送入i變量
*p = 0; //向地址為0x25的單元中寫(xiě)入0

總結一下，就是(*(volatile unsigned char *)0x25)可以看作是一個(gè)普通變量，這個(gè)變量喲固定的地址，指向0x25。而0x25只是個(gè)常量，不是指針，更不是變量。

2、對C編譯器進(jìn)行語(yǔ)法擴充
對C編譯器進(jìn)行語(yǔ)法擴充。例如MCS51系列KeilC中擴充sfr關(guān)鍵字，舉例如下：
sfr P0 = 0x80;
這樣操作0x80單元直接寫(xiě)P0即可。

下面對AVR的歌C編譯器對訪(fǎng)問(wèn)MCU寄存器的方法進(jìn)行簡(jiǎn)介。

A：采用標準C的強制類(lèi)型轉換和指針來(lái)實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)MCU的寄存器，每一個(gè)C編譯器都支持，原因很簡(jiǎn)單，這是標準C。

B：ICCAVR和GCCAVR沒(méi)有定義新的數據類(lèi)型，只能采用標準C的強制類(lèi)型轉換和指針來(lái)實(shí)現訪(fǎng)問(wèn)MCU的寄存器。而IAR和CodeVisionAVR編譯器對ANSI C進(jìn)行了擴充，都定義了新的數據類(lèi)型，是C語(yǔ)言可以直接訪(fǎng)問(wèn)MCU的有關(guān)寄存器，例如，IAR中：
SFR_B(DDRB, 0x28)
CodeVisionAVR中：
sfrb DDRB = 0x28
這樣,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每個(gè)AVR器件在頭文件不采用直接定義特殊功能寄存器宏，例如在iomx8.h文件中一個(gè)定義如下：
#define PORTB _SFR_IO8(0x25)
而在sfr_defs.h中可以找到如下兩個(gè)宏定義：
#define _SFR_IO8(io_addr) _MMIO_BYTE((io_addr)+0x20)
#define _MMIO_BYTE(mem_addr) (*(volatile unit8_t *)(mem_addr))
實(shí)質(zhì)上與直接的強制類(lèi)型轉換和指針定義是一樣的。

另外，GCCAVR中宏_BV(bit)是操作I/O寄存器是頻繁用到的，avr-libc建議使用這一宏進(jìn)行寄存器的位操作，他在文件sfr_defs.h中定義如下：
#define _BV(bit) (1<<(bit))

以下是他的使用示例;
DDRB = _BV(PB0) | _BV(PB1); //器件頭文件中已經(jīng)定義PB0代表0，PB1代表1
他等同于“DDRB=0x03;”,這樣寫(xiě)的目的是為了提供程序的可讀性。不要擔心它會(huì )生成比“DDRB=0x03;”更大的代碼，編譯器會(huì )處理這種事情，更終會(huì )輸出與“DDRB=0x03;”同樣的結果。

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