寄存器映射及地址计算（STM32F407）

news2024/9/19 10:08:32

上篇文章介绍了存储器映射（存储器映射（STM32F407）-CSDN博客），本文介绍寄存器映射的基本概念。

1、寄存器映射简介

寄存器是一类特殊的存储器，它的每个位都有特定的功能，可以实现对外设/功能的控制，给寄存器的地址命名的过程就叫寄存器映射。

举个简单的例子，大家家里面的纸张就好比通用存储器，用来记录数据是没问题的，但是不会有具体的动作，只能做记录，而你家里面的电灯开关，就好比寄存器。假设你家有8个灯，就有8个开关（相当于一个8位寄存器），这些开关可以记录状态，同时还能让电灯点亮/关闭，是会产生具体动作的。为了方便区分和使用，我们会给每个开关命名，比如厨房开关、大厅开关、卧室开关等，这个命名过程，就是映射。我们给STM32的寄存器命名，就是寄存器映射。

2、寄存器描述解读

寄存器描述是指对计算机中寄存器的功能、特性、使用方式等进行详细说明的文档或信息。寄存器描述可以在对应单片机的参考手册中查找。

以GPIO的ODR寄存器为例，其参考手册的描述如下图所示：

①寄存器名字

每个寄存器都有一个对应的名字，以简单表达其作用，并方便记忆，这里GPIOx_ODR表示寄存器英文名。例如，若x可以从A~E，说明有5个这样的寄存器，上图中，x=A~I，说明有9个这样的寄存器。

②寄存器偏移量及复位值

地址偏移量表示该寄存器的地址相对其外设基地址的偏移，比如GPIOB，由存储器映射图可知其外设基地址是：0x4002 0400。那么GPIOB_ODR寄存器的地址就是：0x4002 0414。知道了外设基地址和地址偏移量，我们就可以知道任何一个寄存器的实际地址。

复位值表示该寄存器在系统复位后的默认值，可以用于分析外设的默认状态。

③寄存器位表

描述寄存器每一个位的作用（共32bit），这里表示ODR寄存器的第15位（bit），位名字为 ODR15，rw表示该寄存器可读写（r，可读取；w，可写入）。

④位功能描述

描述寄存器每个位的功能，这里表示位0~15，对应ODR0~ODR15，每个位控制一个IO口的输出状态。

其他寄存器描述，参照以上方法解读。

3、寄存器映射举例

从前文叙述，我们知道 GPIOB_ODR 寄存器的地址为：0x4002 0414，假设我们要控制 GPIOB 的 16 个 IO 口都输出 1，则可以写成：

*(unsigned int *)(0x40020414) = 0XFFFF;

这里我们先要将 0x4002 0414 强制转换成 unsigned int 类型指针，然后用 “ * ” 对这个指针的值进行设置，从而完成对 GPIOB_ODR 寄存器的写入。

这样写代码功能是没问题，但是可读性和可维护性都很差，使用起来极其不便，因此我们将代码改为：

#define GPIOB_ODR *(unsigned int *) (0x40020414)

GPIOB_ODR = 0XFFFF;

这样，我们就定义了一个 GPIOB_ODR 的宏，来替代数值操作，很明显，GPIOB_ODR 的可读性和可维护性，比直接使用数值操作来的直观和方便。这个宏定义过程就可以称之为寄存器的映射。

实际上大量寄存器的映射，使用结构体是最方便的方式，stm32f407xx.h 里面使用结构体方式对 STM32F407 的寄存器做了详细映射。

4、寄存器地址计算

STM32F407大部分外设寄存器地址都是在存储块2上面的，见存储器映射图（存储器映射（STM32F407）-CSDN博客）。具体某个寄存器地址，由三个参数决定：

1、总线基地址（BUS_BASE_ADDR）；

2，外设基于总线基地址的偏移量（PERIPH_OFFSET）；

3，寄存器相对外设基地址的偏移量（REG_OFFSET）。

可以表示为：

寄存器地址 = BUS_BASE_ADDR + PERIPH_OFFSET + REG_OFFSET

①总线基地址（BUS_BASE_ADDR），顾名思义，就是STM32F407内部的总线地址，如下图所示：

上表中APB1的基地址，就是外设基地址，也就是总线基地址（BUS_BASE_ADDR），表中的偏移量就是相对于外设基地址的偏移量，也就是相对于APB1的基地址的偏移量。（根据上图所示，也很好理解，例如AHB1的基地址是0x4002 0000，而外设基地址是0x4000 0000，二者差了0x2 0000，因此，AHB1的偏移量就是0x2 0000）

②外设基于总线基地址的偏移量（PERIPH_OFFSET），顾名思义，就是挂载在该总线上的外设基于该总线基地址的偏移量。以GPIO为例，如下图所示，