Как мне напрямую получить доступ к отображенному в памяти регистру AVR с помощью C?

Question

Как мне напрямую получить доступ к отображенному в памяти регистру AVR с помощью C?

c

Предположим, я хочу написать следующее без использования DDRD или PORTD:

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main(void) {
    DDRD = 0xFF;
    PORTD = 0xFF; 
}

Я нашел эту ссылку, которая включает список сопоставленных регистров с адресами памяти: https://github.com/DarkSector/AVR/blob/master/asm/include/ m328Pdef.inc

Поэтому я заменил одно из ключевых слов указателем:

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main(void)
{
    DDRD = 0xFF;
    unsigned char *portd = 0x0b;
    *portd = 0xFF;
}

Но это не работает (у меня светодиод не загорается при втором коде). Почему?

@Joes, 👍2

Обсуждение

Его можно оптимизировать, поскольку он не изменчив. Или он использует неправильную инструкцию для хранения данных, поэтому ему нужен другой адрес., @KIIV

1. Если вы используете unsigned char *portd = &PORTD;, будет ли ваш указатель работать для манипулирования портами? Это приведет к пункту №2. 2. Откуда [здесь](https://www.avrfreaks.net/forum/reach-io-port-directly-pointer): unsigned char * myportA = (unsigned char *) 0x003B; Конечно, с учетом вашего микроконтроллера. Если это работает для вас, мне не хватает знаний, зачем вам его приводить, но если передача имени порта по ссылке работает (# 1), а прямое назначение с использованием шестнадцатеричного числа - нет, это как-то связано с этим. 3. Может ли объявление переменной-указателя изменчивой помочь в случае, если что-то еще ее изменит?, @dBm

что в этом вопросе про Arduino?, @Juraj

1 ответ

@*ajb* · Answer 1 · 2018-09-23 07:34-00:00

Стоит изучить, как PORTD определяется в реальном заголовочном файле AVR. Соответствующий файл — iom328p.h, и он определяется как:

#define PORTD   _SFR_IO8(0x0B)

_SFR_IO8 определяется как

#define _SFR_IO8(io_addr) _MMIO_BYTE((io_addr) + __SFR_OFFSET)

и

#define _MMIO_BYTE(mem_addr) (*(volatile uint8_t *)(mem_addr))

Это показывает, что 0x0b — это не адрес регистра PORTD, а его смещение от адреса __SFR_OFFSET, который равен 0x20. Действительно, если вы посмотрите на таблицу данных ATMEGA328, сводка регистров покажет, что PORTD находится по смещению 0x2b. Итак, это адрес, к которому вы хотите получить доступ через указатель.

Обратите внимание, что здесь также отображается тип указателя. Если мы полностью расширим исходное определение PORTD, мы получим:

#define PORTD   _SFR_IO8(0x0B)
#define PORTD _MMIO_BYTE((0x0B) + __SFR_OFFSET)
#define PORTD _MMIO_BYTE((0x0B) + 0x20)
#define PORTD (*(volatile uint8_t *)(0x2B))

Этот синтаксис принимает целое число 0x2B, приводит его к типу указатель на изменчивый uint8_t и разыменовывает этот указатель, чтобы вы могли назначать его или читать из того места, на которое ссылается указатель. Квалификатор Летучий важен, поскольку он не позволяет компилятору оптимизировать доступ к памяти. Без него компилятор может вместо этого сохранить значение в регистре или не сохранить его вообще, что будет означать, что ваш порт ввода-вывода останется неизменным или будет сообщать о неправильном значении.

Чтобы вернуться к заголовку вашего вопроса, вы спросили, как «напрямую получить доступ к регистру, отображенному в памяти в C», и ответ таков: вы делаете это именно так, как определяет для вас файл заголовка:

(*(volatile uint8_t *)(0x2B) = 0xFF

он же

PORTD = 0xff

Нет более прямого пути, чем этот. Компилятор видит буквальный адрес и записывает в него. То, что вы написали, сильно отличается (с поправкой на правильный адрес и тип:

volatile uint8_t * portd = 0x2b;
 *portd = 0xFF;

При этом выделяется место в памяти, обозначенное portd, которое содержит значение 0x2B. Когда вы пишете *portd = foo, MCU должен получить доступ к месту, где хранится portd, принять найденное там значение в качестве адреса, чтобы найти место, которое вы действительно хотите написать в. Этот метод требует, чтобы вы выделили место в памяти для хранения portd и требует дополнительного доступа к памяти для чтения или записи в регистр порта. Таким образом, этот метод является косвенным.

В действительности, если оптимизация включена, компилятор может оптимизировать указатель и заменить его тем же литеральным доступом, что и в случае PORTD, однако это зависит от структуры программы и, в частности, квалификации и области действия указателя. . Максимально ограничить область действия portd и/или объявить его как Летучий uint8_t * const portd = 0x2b (что указывает на то, что значение указателя является постоянным, даже если значение указанный является изменчивым) увеличит вероятность оптимизации указателя.

Причина, по которой заголовки AVR определяют регистры порта ввода-вывода таким образом, заключается в том, что в дополнение к стандартным инструкциям загрузки/сохранения, которые могут получить доступ ко всему адресному пространству памяти данных и для выполнения которых требуется три тактовых цикла, регистры ввода-вывода являются специальными и Доступ к нему также возможен с помощью инструкций IN/OUT, которые выполняются за два цикла. Инструкции загрузки/сохранения используют адрес памяти для регистров ввода-вывода (начиная со смещения 0x20), тогда как инструкции IN/OUT используют адрес ввода-вывода, который начинается с 0x00, но соответствует 0x20 в адресном пространстве памяти. Из даташита:

Поэтому, когда вы получаете доступ к местоположению ввода-вывода, оптимизатор должен признать, что он может выдать более эффективную инструкцию, чем стандартная загрузка/сохранение, и заменит загрузку/сохранение на 0x2b на вход/выход на 0x0b.

р>