概念理解：寄存器与地址

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本文章描写一些对STM32寄存器与地址的概念理解以及在嵌入式编程中register和volatile 变量的区别与示例说明。

一、STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理

（一）什么是寄存器

（二）地址映射和寄存器映射原理

STM32F103系列芯片的地址映射和寄存器映射原理是将芯片内部的各种资源(如GPIO、UART、SPI等)映射到特定的地址空间和寄存器中，以便程序可以通过读写这些地址和寄存器来访问这些资源。

对于STM32F103系列芯片，每个资源（例如GPIOA）都有一个特定的地址（例如0x），以及一组与之相关的寄存器（例如GPIOA_CRL、GPIOA_CRH、GPIOA_IDR、GPIOA_ODR等）。这些寄存器用于对相应资源进行配置和控制，例如设置GPIOA的输出高/低电平等。

通过地址映射和寄存器映射，我们可以更加方便地访问和控制STM32F103芯片的各种资源，从而实现特定的功能和应用。具体而言，可以使用C语言等编程语言，通过访问特定的地址和寄存器来读写和控制资源，从而实现如LED闪烁、按键检测、串口通信等特定功能。

（三）怎样找到某个寄存器地址？

找到某个寄存器地址的方法主要是通过查阅相关的数据手册。

1. 找到对应设备的硬件手册或数据手册，这些手册通常会提供寄存器的地址信息。
2. 在手册中寻找与所需寄存器相关的章节或表格，这些章节或表格通常会以寄存器的名称或功能作为关键字进行标记。
3. 在相关章节或表格中，可以查找寄存器的地址，通常会以十六进制或二进制的形式表示。
4. 确定寄存器的地址后，可以在程序中使用该地址进行读写操作。

二、GPIO端口的初始化设置步骤

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设置GPIO口工作模式 ，推挽模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //设置GPIO口的引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置GPIO口的速度 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化完成 

三、对RAM中的各变量的修改操作，与对外部设备寄存器的操作有哪些相同与差别？

（1）相同点：

1. 语法：在C语言中，无论是对内存变量还是对外部设备的操作，语法上都是相同的。都是通过使用指针或者直接访问变量的方式来进行读写操作。
2. 访问方式：对内存变量和外部设备的访问都需要知道其地址。对内存变量的地址通常由编译器自动分配，而对外部设备的地址通常由硬件或系统提供。

（2） 不同点：

3. 物理位置：内存变量存储在RAM中，而外部设备存储在硬件设备的寄存器中。RAM是处理器的临时存储区域，当电源关闭时，其内容会丢失。而寄存器的内容即使电源关闭也会保留。
4. 访问速度：对内存变量的访问速度通常比对外部设备的访问速度快得多。内存访问通常在几个CPU时钟周期内完成，而外部设备的访问可能需要几百个或更多的CPU时钟周期。
5. 并发性：多个线程或进程可以同时访问内存变量，但需要适当的同步机制来防止数据竞争。然而，对外部设备的访问通常是串行的，因为硬件设备通常不能同时处理多个请求。
6. 安全性：对内存变量的访问如果存在越界或者非法访问，可能会导致程序崩溃或者数据破坏。而对外部设备的非法访问可能会损坏硬件设备或者导致系统不稳定。
7. 映射方式：对外部设备的操作通常需要特定的硬件知识，并且需要知道设备寄存器和内存地址之间的映射关系。而对内存变量的操作则相对简单，只需知道变量的地址即可。

（3）为什么51单片机的LED点灯编程要比STM32的简单

51单片机的硬件结构相对简单，其内部资源较少，外部引脚也较少，因此控制LED的方式相对单一。而STM32具有更多的内部资源和外部引脚，可以进行更多复杂的操作，因此需要更复杂的编程

四、register和volatile变量修饰符作用

#include <stdio.h>  int main() { 
     register int i; // 使用register修饰i变量  i = 10; while(i--) { 
     printf("%d ", i); } printf("\n"); volatile int j; // 使用volatile修饰j变量  j = 10; while(j--) { 
     printf("%d ", j); j = j - 1; // 在循环中更改j的值，以展示volatile的作用  } printf("\n"); return 0; } 

在上面的代码中，定义了两个变量i和j，并分别使用register和volatile修饰符。对于i变量，我们使用register修饰符请求编译器将其存储在CPU内部寄存器中，以提高访问速度。在循环中，我们使用i–操作符来减少i的值，并打印每个值。对于j变量，我们使用volatile修饰符表示它可能被某些编译器未知的因素更改。在循环中，我们使用j–操作符减少j的值，并在每次循环中显式地更改j的值。这样做是为了展示volatile修饰符的作用，即告诉编译器不要对访问该变量的代码进行优化，以确保每次循环中都能获得正确的值。