C语言嵌入式系统编程注意事项之内存操作

news2024/11/6 3:09:33

图片

C语言嵌入式系统编程注意事项之内存操作

在嵌入式系统的编程中,常常要求在特定的内存单元读写内容,汇编有对应的MOV指令,而除C/C++以外的其它编程语言基本没有直接访问绝对地址的能力

数据指针

在嵌入式系统的编程中,常常要求在特定的内存单元读写内容,汇编有对应的MOV指令,而除C/C++以外的其它编程语言基本没有直接访问绝对地址的能力。在嵌入式系统的实际调试中,多借助C语言指针所具有的对绝对地址单元内容的读写能力。以指针直接操作内存多发生在如下几种情况:

(1) 某I/O芯片被定位在CPU的存储空间而非I/O空间,而且寄存器对应于某特定地址;

(2) 两个CPU之间以双端口RAM通信,CPU需要在双端口RAM的特定单元(称为mail box)书写内容以在对方CPU产生中断;

(3) 读取在ROM或FLASH的特定单元所烧录的汉字和英文字模。

例如:

  unsigned char *p = (unsigned char *)0xF000FF00;  *p=11;

以上程序的意义为在绝对地址0xF0000+0xFF00(80186使用16位段地址和16位偏移地址)写入11。

在使用绝对地址指针时,要注意指针自增自减操作的结果取决于指针指向的数据类别。上例中p++后的结果是p= 0xF000FF01,若p指向int,即:

 

  int *p = (int *)0xF000FF00;

p++(或++p)的结果等同于:p = p+sizeof(int),而p-(或-p)的结果是p = p-sizeof(int)。

同理,若执行:

  long int *p = (long int *)0xF000FF00;

则p++(或++p)的结果等同于:p = p+sizeof(long int) ,而p-(或-p)的结果是p = p-sizeof(long int)。

记住:CPU以字节为单位编址,而C语言指针以指向的数据类型长度作自增和自减。理解这一点对于以指针直接操作内存是相当重要的。

函数指针

首先要理解以下三个问题:

(1)C语言中函数名直接对应于函数生成的指令代码在内存中的地址,因此函数名可以直接赋给指向函数的指针;

(2)调用函数实际上等同于“调转指令+参数传递处理+回归位置入栈”,本质上最核心的操作是将函数生成的目标代码的首地址赋给CPU的PC寄存器;

(3)因为函数调用的本质是跳转到某一个地址单元的code去执行,所以可以“调用”一个根本就不存在的函数实体,晕?请往下看:

请拿出你可以获得的任何一本大学《微型计算机原理》教材,书中讲到,186 CPU启动后跳转至绝对地址0xFFFF0(对应C语言指针是0xF000FFF0,0xF000为段地址,0xFFF0为段内偏移)执行,请看下面的代码:

  typedef void (*lp) ( ); /* 定义一个无参数、无返回类型的 */  /* 函数指针类型 */  lp lpReset = (lp)0xF000FFF0; /* 定义一个函数指针,指向*/  /* CPU启动后所执行第一条指令的位置 */  lpReset(); /* 调用函数 */

在以上的程序中,我们根本没有看到任何一个函数实体,但是我们却执行了这样的函数调用:lpReset(),它实际上起到了“软重启”的作用,跳转到CPU启动后第一条要执行的指令的位置。

记住:函数无它,唯指令集合耳;你可以调用一个没有函数体的函数,本质上只是换一个地址开始执行指令!

数组vs动态申请

在嵌入式系统中动态内存申请存在比一般系统编程时更严格的要求,这是因为嵌入式系统的内存空间往往是十分有限的,不经意的内存泄露会很快导致系统的崩溃。

所以一定要保证你的malloc和free成对出现,如果你写出这样的一段程序:

  char * (void)  {  char *p;  p = (char *)malloc(…);  if(p==NULL)  …;  … /* 一系列针对p的操作 */  return p;  }

在某处调用(),用完中动态申请的内存后将其free,如下:

  char *q = ();  …  free(q);

上述代码明显是不合理的,因为违反了malloc和free成对出现的原则,即“谁申请,就由谁释放”原则。不满足这个原则,会导致代码的耦合度增大,因为用户在调用函数时需要知道其内部细节!

正确的做法是在调用处申请内存,并传入函数,如下:

  char *p=malloc(…);  if(p==NULL)  …;  (p);  …  free(p);  p=NULL;

而函数则接收参数p,如下:

  void (char *p)  {  … /* 一系列针对p的操作 */  }

基本上,动态申请内存方式可以用较大的数组替换。对于编程新手,笔者推荐你尽量采用数组!嵌入式系统可以以博大的胸襟接收瑕疵,而无法“海纳”错误。毕竟,以最笨的方式苦练神功的郭靖胜过机智聪明却范政治错误走反革命道路的杨康。

给出原则:

(1)尽可能的选用数组,数组不能越界访问(真理越过一步就是谬误,数组越过界限就光荣地成全了一个混乱的嵌入式系统);

(2)如果使用动态申请,则申请后一定要判断是否申请成功了,并且malloc和free应成对出现!

在嵌入式系统的编程中,常常要求在特定的内存单元读写内容,汇编有对应的MOV指令,而除C/C++以外的其它编程语言基本没有直接访问绝对地址的能力

关键字const

const意味着“只读”。区别如下代码的功能非常重要,也是老生长叹,如果你还不知道它们的区别,而且已经在程序界摸爬滚打多年,那只能说这是一个悲哀:

  const int a;  int const a;  const int *a;  int * const a;  int const * a const;

(1) 关键字const的作用是为给读你代码的人传达非常有用的信息。例如,在函数的形参前添加const关键字意味着这个参数在函数体内不会被修改,属于“输入参数”。在有多个形参的时候,函数的调用者可以凭借参数前是否有const关键字,清晰的辨别哪些是输入参数,哪些是可能的输出参数。

(2)合理地使用关键字const可以使编译器很自然地保护那些不希望被改变的参数,防止其被无意的代码修改,这样可以减少bug的出现。

const在C++语言中则包含了更丰富的含义,而在C语言中仅意味着:“只能读的普通变量”,可以称其为“不能改变的变量”(这个说法似乎很拗口,但却最准确的表达了C语言中const的本质),在编译阶段需要的常数仍然只能以#define宏定义!故在C语言中如下程序是非法的:

  const int SIZE = 10;  char a[SIZE]; /* 非法:编译阶段不能用到变量 */  关键字volaTIle  C语言编译器会对用户书写的代码进行优化,譬如如下代码:  int a,b,c;  a = inWord(0x100); /*读取I/O空间0x100端口的内容存入a变量*/  b = a;  a = inWord (0x100); /*再次读取I/O空间0x100端口的内容存入a变量*/  c = a;  很可能被编译器优化为:  int a,b,c;  a = inWord(0x100); /*读取I/O空间0x100端口的内容存入a变量*/  b = a;  c = a;

但是这样的优化结果可能导致错误,如果I/O空间0x100端口的内容在执行第一次读操作后被其它程序写入新值,则其实第2次读操作读出的内容与第一次不同,b和c的值应该不同。在变量a的定义前加上volaTIle关键字可以防止编译器的类似优化,正确的做法是:

 

  volatile int a;

volatile变量可能用于如下几种情况:

(1) 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器,例中的代码属于此类);

(2) 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(也就是全局变量);

(3) 多线程应用中被几个任务共享的变量。

CPU字长与存储器位宽不一致处理

在背景篇中提到,本文特意选择了一个与CPU字长不一致的存储芯片,就是为了进行本节的讨论,解决CPU字长与存储器位宽不一致的情况。80186的字长为16,而NVRAM的位宽为8,在这种情况下,我们需要为NVRAM提供读写字节、字的接口,如下:

  typedef unsigned char BYTE;  typedef unsigned int WORD;  /* 函数功能:读NVRAM中字节  * 参数:wOffset,读取位置相对NVRAM基地址的偏移  * 返回:读取到的字节值  */  extern BYTE ReadByteNVRAM(WORD wOffset)  {  LPBYTE lpAddr = (BYTE*)(NVRAM + wOffset * 2); /* 为什么偏移要×2?*/  return *lpAddr;  }  /* 函数功能:读NVRAM中字  * 参数:wOffset,读取位置相对NVRAM基地址的偏移  * 返回:读取到的字  */  extern WORD ReadWordNVRAM(WORD wOffset)  {  WORD wTmp = 0;  LPBYTE lpAddr;  /* 读取高位字节 */  lpAddr = (BYTE*)(NVRAM + wOffset * 2); /* 为什么偏移要×2?*/  wTmp += (*lpAddr)*256;  /* 读取低位字节 */  lpAddr = (BYTE*)(NVRAM + (wOffset +1) * 2); /* 为什么偏移要×2?*/  wTmp += *lpAddr;  return wTmp;  }  /* 函数功能:向NVRAM中写一个字节  *参数:wOffset,写入位置相对NVRAM基地址的偏移  * byData,欲写入的字节  */  extern void WriteByteNVRAM(WORD wOffset, BYTE byData)  {  …  }  /* 函数功能:向NVRAM中写一个字 */  *参数:wOffset,写入位置相对NVRAM基地址的偏移  * wData,欲写入的字  */  extern void WriteWordNVRAM(WORD wOffset, WORD wData)  {  …  }

子贡问曰:Why偏移要乘以2?

子曰:16位80186与8位NVRAM之间互连只能以地址线A1对其A0,CPU本身的A0与NVRAM不连接。因此,NVRAM的地址只能是偶数地址,故每次以0x10为单位前进!

子贡再问:So why 80186的地址线A0不与NVRAM的A0连接?

子曰:请看《IT论语》之《微机原理篇》,那里面讲述了关于计算机组成的圣人之道。

总结

本篇主要讲述了嵌入式系统C编程中内存操作的相关技巧。掌握并深入理解关于数据指针、函数指针、动态申请内存、const及volatile关键字等的相关知识,是一个优秀的C语言程序设计师的基本要求。当我们已经牢固掌握了上述技巧后,我们就已经学会了C语言的99%,因为C语言最精华的内涵皆在内存操作中体现。

我们之所以在嵌入式系统中使用C语言进行程序设计,99%是因为其强大的内存操作能力!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/983680.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

04-JVM对象创建深度剖析

上一篇:03-JVM内存模型剖析与优化 对象创建的主要流程: 1.类加载检查 虚拟机遇到一条new指令时,首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有…

别看了!亚马逊选品工具全都在这儿了(上)

Tool哥翻遍了全网资料,找了30款亚马逊选品工具,几乎囊括了各种主流、小众的选品工具,而且会一直更新,直接收藏就完事儿了~ Amztracker AMZ Tracker(抓客)官网 | 亚马逊关键词|亚马逊选品数据分析工具|亚马…

vue2.X 中使用 echarts5.4.0实现项目进度甘特图

vue2.X 中使用 echarts5.4.0实现项目进度甘特图 效果图&#xff1a; 左侧都是名称&#xff0c;上面是时间&#xff0c;当中的内容是日志内容 组件&#xff1a; gantt.vue <template><div id"main" style"width: 100%; height: 100%"></…

Lumion 和 Enscape 应该选择怎样的笔记本电脑?

Lumion 和 Enscape实时渲染对配置要求高&#xff0c;本地配置不够&#xff0c;如何快速解决&#xff1a; 本地普通电脑可一键申请高性能工作站&#xff0c;资产安全保障&#xff0c;供软件中心&#xff0c;各种软件插件一键获取&#xff0c;且即开即用&#xff0c;使用灵活&am…

电力4G变倍云台摄像头低功耗测试对比

4G变倍云台摄像头是一种智能化的视频监控摄像头设备。具有4G无线通信和无线网络摄像头的功能&#xff0c;同时还集成了变焦、变倍、云台等多种功能&#xff0c;适用于各种场景的视频监控。 以下是主要的特点和功能&#xff1a; 支持4G无线网络通信&#xff0c;远距离实时监控&…

1.3 BEV开源数据集介绍

本文来自自动驾驶之心知识星球的国内首个BEV感知全栈系列学习教程 文章目录 BEV开源数据集介绍&#xff1a;KITTIBEV开源数据集介绍&#xff1a;nuScenesBEV开源数据集介绍&#xff1a;Waymo BEV开源数据集介绍&#xff1a;KITTI 传感器位置 KITTI数据怎么采集&#xff1f; 通…

qt nodeeditor编译安装

目录 1. 下载源码 2. Qt creator编译源码 2.1 编译debug模式 &#xff08;MinGW&#xff09; 2.2 编译release模式 &#xff08;MinGW&#xff09; 1. 下载源码 https://github.com/paceholder/nodeeditor/archive/refs/tags/3.0.10.zip 2. Qt creator编译源码 解压文件…

面试中的身体语言:非语言信息的重要性

&#x1f337;&#x1f341; 博主猫头虎&#xff08;&#x1f405;&#x1f43e;&#xff09;带您 Go to New World✨&#x1f341; &#x1f984; 博客首页——&#x1f405;&#x1f43e;猫头虎的博客&#x1f390; &#x1f433; 《面试题大全专栏》 &#x1f995; 文章图文…

如何区分异动电动机和同步电动机

在日常的工作生活中&#xff0c;会遇到很多种不同类型的电动机&#xff0c;比如直流电机、步行电机和伺服电机等等。其中交流电机分为异动电动机和同步电动机两种&#xff0c;那么同步电动机和异步电动机到底有什么区别呢&#xff1f; 转速 同步电动机定子绕组三相电流所产生…

DragGAN应运而生,未来在4G视频上都可能利用拖拽式编辑

原创 | 文 BFT机器人 2023年8月14日-15日&#xff0c;第七届GAIR全球人工智能与机器人大会在新加坡乌节大酒店成功举办。 在「AIGC 和生成式内容」分论坛上&#xff0c;南洋理工大学科学与工程学院助理教授潘新钢以《Interacitve Point-Dragging Manipulation of Visual Cont…

kubernetes集群安装详细步骤

kubernetes集群安装详细步骤&#xff08;V1.20.6&#xff09; 本篇主要介绍kubernetes的1.20.6版本集群安装&#xff0c;废话不多说&#xff0c;直接看步骤&#xff1a; 1、安装环境介绍 主机节点&#xff1a; 主机操作系统&#xff1a;Centos7.9 配置&#xff1a; 内存建议…

引入Bootstrap的CSS样式后,<h>标签、<p>标签等HTML自带的标签被覆写没有?答:覆写了。

引入Bootstrap的CSS样式后,标签、 标签等HTML自带的标签被覆写没有&#xff1f;答&#xff1a;覆写了。 为什么这么说&#xff1f;证据呢&#xff1f; 写一个实例&#xff0c;然后调试模式看一下不就得了。 先看没有引入引入Bootstrap的CSS样式情况。 代码如下&#xff1a; …

二分查找实例1(在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置)

题目 给你一个按照非递减顺序排列的整数数组 nums&#xff0c;和一个目标值 target。请你找出给定目标值在数组中的开始位置和结束位置。 如果数组中不存在目标值 target&#xff0c;返回 [-1, -1]。 你必须设计并实现时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。 示例 1&…

深入学习与探索:高级数据结构与复杂算法

文章目录 学习高级数据结构B树&#xff1a;数据库引擎的骨干线段树&#xff1a;高效的区间查询Trie树&#xff1a;高效的字符串检索 探索复杂算法领域图算法&#xff1a;解决复杂网络问题字符串匹配算法&#xff1a;处理文本搜索近似算法&#xff1a;在NP难题上取得近似解 结论…

聊聊Kafka的生产者消费者确认机制

一、生产者确认机制 消息从生产者客户端发送至broker服务端topic&#xff0c;需要ack确认。acks与min.insync.replicas是两个配置参数.其中acks是producer的配置参数&#xff0c;min.insync.replicas是Broker端的配置参数&#xff0c;这两个参数对于生产者不丢失数据起到了很大…

PMP证书续费是否真的有必要呢?(内附续证流程)

PMP项目管理专业人士资格认证是由项目管理协会&#xff08;Project Management Institute&#xff0c;简称PMI&#xff09;发起的。PMP作为世界级的项目管理认证证书&#xff0c;拥有着先进的项目管理知识体系&#xff0c;它严格评估项目管理人员知识技能是否具有高品质的资格认…

Android图片一直在另一张图的下边

因为之前开发的时候&#xff0c;头像设置了高度属性android:elevation"2px",导致同一父布局中另一张图一直就是显示在下方&#xff0c;如下图&#xff1a; 方法一&#xff1a;大家可以注意下也加上这个属性&#xff0c;这个属性值大于上边这个图的值就能在这张图的上…

KubeSphere Namespace 数据删除事故分析与解决全记录

作者&#xff1a;宇轩辞白&#xff0c;运维研发工程师&#xff0c;目前专注于云原生、Kubernetes、容器、Linux、运维自动化等领域。 前言 2023 年 7 月 23 日在项目上线前夕&#xff0c;K8s 生产环境出现故障&#xff0c;经过紧急修复之后&#xff0c;K8s 环境恢复正常&#…

nodejs-处理http请求

文章目录 前言node 处理 get 请求node 处理 post 请求总结 前言 使用nodejs搭建后端代理服务&#xff0c;处理http请求&#xff0c;理解nodejs是如何处理get、post请求的 node 处理 get 请求 使用 http 模块创建代理服务器使用 querystring 模块解析请求参数req.end 方法发送…

UOS系统下fastdeploy推理

Cmake安装 apt install build-essential zlib1g-dev libssl-dev wget https://github.com/Kitware/CMake/releases/download/v3.23.2/cmake-3.23.2.tar.gz tar -zxvf cmake-3.23.2.tar.gz cd cmake-3.23.2 ./bootstrap make make install cmake --version在Github或者gitee 查…