PROSAGA码农传奇-嵌入式C/C++-用嵌入式寄存器结构中的位移代替位域

C标准没有规定一个位域序列占用多少内存或者位域的顺序。在你的例子中，一些编译器可能决定使用32位用于位域，即使你明确地期望它覆盖16位。因此，使用位字段可以将您锁定到特定的编译器和特定的编译标志。

使用大于的类型
unsigned char
也有实现定义的效果，但在实践中它更便携。在现实世界中，只有两种选择
uintNN_t
：big-endian或little-endian，通常对于给定的CPU，每个人都使用相同的顺序，因为这是CPU本机使用的顺序。（某些体系结构，如mips和arm支持两种端点，但通常人们会在各种CPU模型中坚持使用一个字节序。）如果您正在访问CPU自己的寄存器，那么它的字节顺序可能也是CPU的一部分。另一方面，如果您正在访问外围设备，则需要注意。

您正在访问的设备的文档将告诉您一次寻址的内存单元有多大（显示示例中为2个字节）以及这些位的排列方式。例如，它可能表明该寄存器是一个16位寄存器，使用16位加载/存储指令访问，无论CPU的字节顺序是什么，
data1
包含5个低位，
data2
包括接下来的3，
data3
接下来的4和
data4
接下来4.在这种情况下，您将寄存器声明为
uint16_t
。


    
      typedef volatile uint16_t data_port_t;
data_port_t *port = GET_DATA_PORT_ADDRESS();
</code>


  
    设备中的内存地址几乎总是需要声明
     
      volatile
    
    ，因为编译器在适当的时间读取和写入它们很重要。
  

  
    要访问寄存器的各部分，请使用位移和位掩码运算符。例如：
  

   
    
  #define DATA2_WIDTH 3
define DATA2_OFFSET 5
define DATA2_MAX (((uint16_t)1 << DATA2_WIDTH) - 1) // in binary: 0000000000000111
define DATA2_MASK (DATA2_MAX << DATA2_OFFSET) // in binary: 0000000011100000
void set_data2(data_port_t port, unsigned new_field_value)
{
    assert(new_field_value <= DATA2_MAX);
    uint16_t old_register_value = port;
    // First, mask out the data2 bits from the current register value.
    uint16_t new_register_value = (old_register_value & ~DATA2_MASK);
    // Then mask in the new value for data2.
    new_register_value |= (new_field_value << DATA2_OFFSET);
    *port = new_register_value;
}
</code>
  

  
    显然，你可以缩短代码。我把它分成了各个小步骤，这样逻辑应该很容易理解。我在下面加了一个较短的版本。除非在非优化模式下，任何有价值的编译器都应编译为相同的代码。注意上面，我使用了一个中间变量，而不是做两个赋值
     
      port
    
     因为要做两个作业
     
      port
    
     会改变行为：它会导致设备看到中间值（和另一个读取，因为
     
      |=
    
     既是读又写）。这是较短的版本和读取功能：
  

   
    
      void set_data2(data_port_t port, unsigned new_field_value)
{
    assert(new_field_value <= DATA2_MAX);
    port = (port & ~(((uint16_t)1 << DATA2_WIDTH) - 1) << DATA2_OFFSET))
                   | (new_field_value << DATA2_OFFSET);
}
unsigned get_data2(data_port port)
{
     return (*port >> DATA2_OFFSET) & DATA2_MASK;
}
</code>
  

  

  
     
      
    #define CAN0 (*(CAN_REG_FILE *)CAN_BASE_ADDRESS)
  </code>
</pre>
  

  
    这里没有功能。函数声明将具有返回类型，后跟括号中的参数列表。这取了价值
     
      CAN_BASE_ADDRESS
    
    ，可能是某种类型的指针，然后将指针强制转换为指针
     
      CAN_REG_FILE
    
    ，最后取消引用指针。换句话说，它访问由给定地址的CAN寄存器文件
     
      CAN_BASE_ADDRESS
    
    。例如，可能有类似的声明
  

   
    
      void CAN_BASE_ADDRESS = (void)0x12345678;
typedef struct {
    const volatile uint32_t status;
    volatile uint16_t foo;
    volatile uint16_t bar;
} CAN_REG_FILE;
define CAN0 ((CAN_REG_FILE )CAN_BASE_ADDRESS)
</code>
  

  
    然后你可以做的事情
  

   
    
      CAN0.foo = 42;
printf(“CAN0 status: %d\n”, (int)CAN0.status);
</code>