【STM32】MDK中寄存器地址名称映射分析

对于MCU，一切底层配置，最终都是在配置寄存器。

STM32F1xx官方资料：
《STM32中文参考手册V10》-第8章通用和复用功能IO(GPIO和AFIO)

 

51单片机访问地址

51单片机经常会引用一个reg51.h的头文件。下面看看它是怎么把名字和寄存器联系在一起的：

sfr p0=0x80;
p0=0x00;

sfr是一种扩充数据类型，点用一个内存单位，值域为0-255.利用它可以访问51单片机内部所有的特殊功能寄存器。前一句“sfr p0=0x80”就是将P0映射到地址0x80。后一句“p0=0x00”就是往p0地址（0x80）代表的寄存器写值。

 

STM32访问地址

寄存器地址名称映射

STM32肯定也是可以这样来设置寄存器的。但是由于STM32的寄存器数目太多了，如果以这样的方式列出来，需要很大的篇幅，而且也不方便开发。所以，MDK采用的方式是通过结构体来将寄存器组织在一起。

下面就介绍MDK如何把结构体和地址对应起来的，为什么修改结构体成员变量的值就可以达到操作寄存器的值？这些事情都是在stm32f10x.h文件中完成的。

注：stm32f10x.h文件在STM32固件库下的目录是：

STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x文件夹下。

GPIOA的寄存器地址名称映射

我们通过GPIOA的寄存器为例来进行介绍。

GPIOA->ODR=0x00000000;

首先，我们需要看一下GPIOA是个什么东西？通过宏定义我们可以看到：

#define GPIOA               ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
#define GPIOB               ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)
#define GPIOC               ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)
#define GPIOD               ((GPIO_TypeDef *) GPIOD_BASE)
#define GPIOE               ((GPIO_TypeDef *) GPIOE_BASE)
#define GPIOF               ((GPIO_TypeDef *) GPIOF_BASE)
#define GPIOG               ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)

GPIOA是一个将GPIOA_BASE强制转换成GPIO_TypeDef的指针。这句话的意思就是，GPIOA指向地址GPIOA_BASE，而GPIOA_BASE存放的数据类型是GPIO_TypeDef。再看一下结构体GPIO_TypeDef的定义：

typedef struct
{
  __IO uint32_t CRL;
  __IO uint32_t CRH;
  __IO uint32_t IDR;
  __IO uint32_t ODR;
  __IO uint32_t BSRR;
  __IO uint32_t BRR;
  __IO uint32_t LCKR;
} GPIO_TypeDef;

结构体里面声明了7个变量，这个时候就明白了“GPIOA->ODR”就是指：GPIOA结构体下的ODR变量。

其实结构体的7个变量就是GPIOA的7个寄存器。我们需要知道GPIOA下的ODR寄存器的地址，首先需要知道的是GPIOA的基地址是怎么计算的呢？

#define GPIOA_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)
#define GPIOC_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)
#define GPIOD_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1400)
#define GPIOE_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1800)
#define GPIOF_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x1C00)
#define GPIOG_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x2000)

因为GPIO都是挂载在APB2总线之上的，所以它的基地址是由APB2总线的基地址+GPIO在APB2总线上的偏移地址决定的。那么APB2总线的基地址是怎么计算的呢？

#define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000) /*!< Peripheral base address in the alias region */
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)

原理都是一样的，APB2总线的基地址也是从其他地址进行地址偏移得到的。

所以到这个时候，就可以算出GPIOA的基地址位了：

GPIOA_BASE=0x40000000+0x10000+0x0800=0x40010800

这上面就已经知道了GPIOA的基地址，那么那些GPIOA的7个寄存器的地址又是怎么计算出来的呢？

GPIOA的寄存器的地址=GPIOA基地址+寄存器相对GPIOA基地址的偏移值

寄存器相对于GPIOA基地址的偏移值可以在上面的寄存器地址映射表中查到。稍微解释一下：GPIO的每个寄存器都是32位的，所以每个寄存器是占用4个地址，也就是说一共占用28个地址。地址偏移范围为（000h-01Bh）。这个地址偏移是相对于GPIOA的基地址而言的。

那么你可能又有一个疑问：结构体里面的寄存器又是怎么与地址一一对应的呢？这就涉及到结构体的一个特征，那就是结构体存储的成员的地址是连续的。上面讲到GPIOA是指向GPIO_TypeDef类型的指针，又由于GPIO_TypeDef是结构体，所以自然而然我们就可以算出GPIOA指向的结构体成员变量对应地址了。

 

总结与分析

对于STM32而言，使用“GPIOA->ODR=0x00000000;”来对寄存器赋值的原理，也就是将GPIO下的所有寄存器放在一个结构体内，通过基地址和在基地址上的偏移地址不断转化，最终找到准确的寄存器实际地址来进行赋值。也就是说，和51单片机最大的不同就是：由于STM32的寄存器数目太多，就将其中控制同一外设的寄存器设置成一个结构体（如GPIO、DMA等），通过对结构体的地址和寄存器相对于结构体的偏移地址，来确定某个特定的寄存器。