将指针的地址转换为 int

Question

刚接触 ARM（以及为此进行编程）并发现 I/O 端口的位寻址令人困惑。您可以在特定端口引脚上定义一个常数，但仍必须写入其位值来设置它。例如：

#define MyOutput    (*((volatile unsigned long *)0x40025040)) //PF4
// But to set this bit you must write
MyOutput = 0x10;

这让我感觉很奇怪。如果我对某个引脚进行寻址，我应该能够将其设置为 1。因此，为了避免我忘记必须写入它的位值，我想创建一个函数来为我执行此操作。我想出了以下内容，但我认为指针语法或指针转换为 int 时遇到问题。

int SetOutput(volatile unsigned long* PIN), int ONOFF){ //ON defined as 1, OFF defined as 0
    volatile unsigned long PortBit = (PIN & 0xFF);
    if (ONOFF){
        return ((PortBit & 0xFF)>>2);
    } else {
        return 0;
    }
}

//Called by
MyOutput = SetOutput(&MyOutput, ON);

有人有什么想法或建议吗？谢谢！

Answer 1

克里斯， 我不是 Cortex-M 专家，所以你的 MMV。但是根据您上面的描述，您正在尝试使用一种非常复杂的方式来修改外围寄存器中的单个位。通常有两种处理方式：

1. 使用一组宏（我最熟悉的）。这将减少您在每次读/写引脚时调用函数的空间和 CPU 时间开销，因为宏在编译期间直接转换为所需的确切值/操作。

2. 改用 PF4 寄存器的位带地址（从未使用过 Cortex-M）。这似乎是您的架构的首选方式。

根据 ARM Cortex-M4 技术参考手册第 3.4 节，您可以使用位带别名地址来修改 PF4 位。有关其工作原理的详细信息，请参阅 TRM 的第 3.7 节。

根据您上面的代码，PF4 是地址 0x40025040 中的第 4 位，位带公式给出（取自合理使用下的 TRM）：

• bit_band_base 是别名区域的起始地址。 (0x42000000) • byte_offset 是位带区域中包含目标位的字节数。 (0x00025040) • bit_number 是目标位的位位置，0 到 7。 (0x4)

bit_word_offset = (byte_offset x 32) + (bit_number × 4)

bwo = 0x25040* 0x20 + 0x4 * 0x4 = 0x004A0810

bit_word_addr = bit_band_base + bit_word_offset

bwa = 0x42000000 + 0x4A0810 = 0x424A0810

• bit_word_offset 是目标位在位带内存区域中的位置。 • bit_word_addr 是别名内存区域中的字的地址，它映射到 目标位。

所以

*(volatile unsigned long *)0x424A0810 = 0x1;

等同于写作

*MyOutput |= 0x10;

如果你真的想走使用函数直接写的路线，试试这个（仅限PF31，如果PF需要高于31，实现留给读者）；此代码包含基于 PC 的测试 #define，因此您可以在命令行上使用 gcc 对其进行编译。

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

#define PC_TESTING 1

#if PC_TESTING
    unsigned long FAKE_PFBASE;
    #define PFBASE &FAKE_PFBASE
#else
    #define PFBASE (volatile unsigned long *) 0x40025040
#endif

#define SUCCESS 0
#define ERROR_INVALID_PIN -1
#define ERROR_INVALID_STATE -2

typedef enum {OFF = 0, ON} ONOFF_t;

typedef enum { PF0 = 0, PF1, PF2, PF3, PF4, PF5, PF6, PF7, PF8, PF9, PF10, PF11, PF12, PF13, PF14, PF15, PF16, PF17, PF18, PF19, PF20, PF21, PF22, PF23, PF24, PF25, PF26, PF27, PF28, PF29, PF30, PF31 } PIN_t;

int SetOutput( PIN_t PIN, ONOFF_t ONOFF)
{
    uint32_t mask, value;

    // Implementing more than 32 pins is exercise for the reader
    if (PIN > 31)
        return ERROR_INVALID_PIN;

    // In case someone did something wrong
    if (ONOFF != OFF && ONOFF != ON)
        return ERROR_INVALID_STATE;

    //Broken into separate steps for ease of reading
    //Select the bit of interest
    mask = 1 << PIN;

    //Clear the bit of interest
    value = *PFBASE & ~mask;  //~ is a bit-wise invert.  0x0000 0010 becomes 0xFFFF FFEF

    //Set the bit of interest if that is requested
    if( ON == ONOFF)
        value |= mask;

    *PFBASE = value;

    return SUCCESS;
}

int main()
{
int success = 0;

FAKE_PFBASE = 0l;

success = SetOutput( PF4, ON);
printf (" Success = %d, *PFBASE = 0x%08x\n", success, *PFBASE );

success = SetOutput(PF0, ON );
printf (" Success = %d, *PFBASE = 0x%08x\n", success, *PFBASE );

success = SetOutput(PF0, OFF );
printf (" Success = %d, *PFBASE = 0x%08x\n", success, *PFBASE );

//Error handling left to reader
success = SetOutput(33, OFF );
printf (" Success = %d, *PFBASE = 0x%08x\n", success, *PFBASE );

success = SetOutput(PF2, 2 );
printf (" Success = %d, *PFBASE = 0x%08x\n", success, *PFBASE );

return 0;
}

示例输出：

$ ./a.out
 Success = 0, *PFBASE = 0x00000010
 Success = 0, *PFBASE = 0x00000011
 Success = 0, *PFBASE = 0x00000010
 Success = -1, *PFBASE = 0x00000010
 Success = -2, *PFBASE = 0x00000010

Answer 2

您无法处理单个位； C 中（通常在硬件中）的最小可寻址单元是一个char，即通常是一个 8 位字节。

典型的方法是编写包装宏或函数。至于你的SetOutput，它似乎很糟糕，例如，它试图从void 函数返回一个值，而0xFF 掩码隔离了 8 位，而不是 1（可能是引脚），并且它从不写入输出寄存器。如果0x10 位控制您想要的引脚，典型的方式是：

MyOutput |= 0x10; // set bit
MyOutput &= ~0x10; // unset bit
MyOutput ^= 0x10; // toggle bit

您可以根据需要围绕这些创建宏。要检查输入寄存器中相应位的状态，可以使用：

if (MyInput & 0x10) {
    // bit is set
}