在C程序中读取硬件寄存器

假设内存（DDRAM）中有一个定义为

TIMER

的32位寄存器及其32位地址

TIMER\u ADDR

计时器的布局定义为：

struct timer {
    uint32_t start:1;
    uint32_t mode: 3;
    uint32_t init: 4;
    uint32_t value:24
}

后来，我将本地var loc_计时器定义为：

struct timer loc_timer;

如何将该寄存器读取到程序中的本地寄存器，以便修改内容

loc_timer.mode = 4;
loc_timer.init = 10;

并将其写回寄存器

计时器

差不多

(*(uint32_t *))&loc_timer = (*((uint32_t *)(TIMER_ADDR))); // read
(*((uint32_t *)(TIMER_ADDR))) = (*(uint32_t *))&loc_timer; // write

但它不起作用：-（
像这样：

struct timer loc_timer = *(struct timer *)TIMER_ADDR; // read register
loc_timer.mode = 4;                                   // modify fields
loc_timer.init = 10;
*(struct timer *)TIMER_ADDR = loc_timer;              // write register back again

请注意，由于这是一个内存映射寄存器，因此应将其视为易失性寄存器，例如

volatile struct_timer * const timer = (struct timer *)TIMER_ADDR;
struct timer loc_timer = *timer;                      // read register
loc_timer.mode = 4;                                   // modify fields
loc_timer.init = 10;
*timer = loc_timer;                                   // write register back again

像这样：

struct timer loc_timer = *(struct timer *)TIMER_ADDR; // read register
loc_timer.mode = 4;                                   // modify fields
loc_timer.init = 10;
*(struct timer *)TIMER_ADDR = loc_timer;              // write register back again

请注意，由于这是一个内存映射寄存器，因此应将其视为易失性寄存器，例如

volatile struct_timer * const timer = (struct timer *)TIMER_ADDR;
struct timer loc_timer = *timer;                      // read register
loc_timer.mode = 4;                                   // modify fields
loc_timer.init = 10;
*timer = loc_timer;                                   // write register back again

问题1：寄存器未声明为易失性，因此从它读取或写入它将不起作用。编译器可能决定将读取优化为与预期不同的值，将其发送到以后，或者完全跳过它

问题2：寄存器是一个名为“TIMER_ADDR”的32位变量。它是否包含地址，如果是，为什么不声明为指针？读者无法判断

问题3：由于多种原因，不能使用位字段进行硬件寄存器的位映射

问题4：如果不保证未启用填充，则无法使用结构或位字段来映射硬件寄存器。您需要编译器特定的pragma或编译时静态检查来防止这种情况


如果我们忽略上述内容，并猜测TIMER_ADDR确实是一个变量，而不是一个地址，那么解决方案将是：

struct timer loc_timer = *(struct timer*) &TIMER_ADDR;
// and the other way around:
TIMER_ADDR = *(uint32_t*) &loc_timer;

从形式上讲，此类强制转换是未定义的行为，编译器可能会对此发出警告。在实践中，只要我们确定没有对齐或填充问题，它就可以工作。
问题1：寄存器未声明为易失性，因此从它读取或写入不会工作。编译器可能会决定将读取优化为不同的值ent值比预期值高，请稍后再发送，或完全跳过

问题2：寄存器是一个名为“TIMER_ADDR”的32位变量。它是否包含地址，如果是，为什么不声明为指针？读者无法判断

问题3：由于多种原因，不能使用位字段进行硬件寄存器的位映射

问题4：如果不保证未启用填充，则无法使用结构或位字段来映射硬件寄存器。您需要编译器特定的pragma或编译时静态检查来防止这种情况


如果我们忽略上述内容，并猜测TIMER_ADDR确实是一个变量，而不是一个地址，那么解决方案将是：

struct timer loc_timer = *(struct timer*) &TIMER_ADDR;
// and the other way around:
TIMER_ADDR = *(uint32_t*) &loc_timer;

从形式上讲，这种类型转换是未定义的行为，编译可能会对此发出警告。在实践中，只要我们确定没有对齐或填充问题，这种转换就会起作用。
经过一些调查，事实是，程序员知道TIMER\u ADDR指向的数据类型（即struct TIMER）所以他/她应该能够正确地去引用它。否则这个练习是毫无意义的，会打印垃圾

因此，在我们的案例中：

struct timer loc_timer;  
loc_timer = *(struct timer *)TIMER_ADDR;  

// Modify some struct members  

// Copy back loc_timer to register  
*(struct timer *)TIMER_ADDR = local_timer;  

// Print new content of TIMER register  
printf("new value  = %08x\n", *(struct timer *)TIMER_ADDR);   

经过一些调查，这里是事实，程序员知道什么类型的数据计时器\u ADDR是指向（即结构计时器），所以他/她应该能够正确地取消引用它。否则这个练习是没有意义的，将打印垃圾

因此，在我们的案例中：

struct timer loc_timer;  
loc_timer = *(struct timer *)TIMER_ADDR;  

// Modify some struct members  

// Copy back loc_timer to register  
*(struct timer *)TIMER_ADDR = local_timer;  

// Print new content of TIMER register  
printf("new value  = %08x\n", *(struct timer *)TIMER_ADDR);   

这些字段很可能是易失性的。@Devolus:您的注释与我的编辑重叠，但是是的，使用
易失性是最安全的，即使在这种特殊情况下可能不需要它。嗨，Paul，编译器警告我从不同大小的整数转换为指针。我尝试在Linux gcc中模拟这一点，尽管这不是正确的转换方法o因为我还没有硬件。@Lundin:
volatile
并不总是需要的，但出于防御性编程的利益，这始终是一种良好的做法。是的，我完全意识到这一点，我并不反对一般使用
volatile
——我只是学究，因为有些情况下实际上并不需要它，例如。值在读取之间从不改变的寄存器（即与内存行为相同的寄存器）。字段很可能是易失性的。@Devolus：您的注释与我的编辑重叠，但是是的，使用
易失性是最安全的，即使在这种特殊情况下可能不需要它。嗨，Paul，编译器警告我从不同大小的整数转换为指针。我尝试在Linux gcc中模拟这一点，尽管这不是正确的转换方法因为我还没有硬件。@Lundin:
volatile
并不总是需要的，但出于防御性编程的利益，它总是一种好的做法。是的，我完全意识到这一点，我并不反对一般使用
volatile
——我只是学究，因为在某些情况下它实际上并不需要，例如.在读取之间值从不改变的寄存器（即，以与内存相同的方式运行的寄存器）。你可能感兴趣：@Devolus，是的，我确实有。你可能感兴趣：@Devolus，是的，我确实有。嗨@Lundin，我编辑了原始帖子，TIMER_ADDR确实是TIMER的32位地址。它不是一个变量。嗨@Lundin，由于硬件要求，我需要将寄存器值复制到一个局部变量，进行修改，然后写入新值再次以完整的32位返回寄存器，而不是像Dan Saks流行白皮书那样使用指针方法修改字段。Hi@Lundin，我编辑了原始帖子，TIMER_ADDR确实是TIMER的32位地址。它不是一个变量。Hi@Lundin，由于硬件要求，我需要将寄存器值复制到局部变量do修改，并将新值重新写入完整的32位寄存器，而不是像Dan Saks流行的白皮书那样使用指针方法修改字段。