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niosII中串口RS232程序使用結構體和聯(lián)合體結合的用法

作者： 時間：2016-12-16 來源：網(wǎng)絡 收藏
這一節(jié)，我們針對大家提出的有關定義寄存器結構體的問題進行解析。在NIOS II軟件開發(fā)過程中，如果使用我們提出的寄存器操作方式的話，首先需要定義一個寄存器結構體，之所以這樣做是為了在軟件書寫過程中操作方便，更是為了增強程序的可讀性。我們就拿UART來舉例說明。

首先，我們看一下UART的寄存器說明，如下表所示

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201612/330842.htm

我們通過上表可以看到，UART包括6個寄存器（由于最后一個寄存器一般不用，所以建立的結構體中沒有加入它），假設基地址為0x00的話，那么他們的地址分別為0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05。也就是說，各個寄存器之間是存在順序的。那么，在我們建立結構體過程中也要注意他們的順序問題。建立的結構體如下所示

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01typedef struct{
02union{
03struct{
04volatile unsigned long int RECEIVE_DATA :8;
05volatile unsigned long int NC :24;
06} BITS;
07volatile unsigned long int WORD;
08} RXDATA;
09
10union{
11struct{
12volatile unsigned long int TRANSMIT_DATA :8;
13volatile unsigned long int NC :24;
14} BITS;
15volatile unsigned long int WORD;
16} TXDATA;
17
18union{
19struct{
20volatile unsigned long int PE :1;
21volatile unsigned long int FE :1;
22volatile unsigned long int BRK :1;
23volatile unsigned long int ROE :1;
24volatile unsigned long int TOE :1;
25volatile unsigned long int TMT :1;
26volatile unsigned long int TRDY :1;
27volatile unsigned long int RRDY :1;
28volatile unsigned long int E :1;
29volatile unsigned long int NC :1;
30volatile unsigned long int DCTS :1;
31volatile unsigned long int CTS :1;
32volatile unsigned long int EOP :1;
33volatile unsigned long int NC1 :19;
34} BITS;
35volatile unsigned long int WORD;
36} STATUS;
37
38union{
39struct{
40volatile unsigned long int IPE :1;
41volatile unsigned long int IFE :1;
42volatile unsigned long int IBRK :1;
43volatile unsigned long int IROE :1;
44volatile unsigned long int ITOE :1;
45volatile unsigned long int ITMT :1;
46volatile unsigned long int ITRDY :1;
47volatile unsigned long int IRRDY :1;
48volatile unsigned long int IE :1;
49volatile unsigned long int TRBK :1;
50volatile unsigned long int IDCTS :1;
51volatile unsigned long int RTS :1;
52volatile unsigned long int IEOP :1;
53volatile unsigned long int NC :19;
54} BITS;
55volatile unsigned long int WORD;
56} CONTROL;
57
58union{
59struct{
60volatile unsigned long int BAUD_RATE_DIVISOR :16;
61volatile unsigned long int NC :16;
62} BITS;
63volatile unsigned long int WORD;
64} DIVISOR;
65
66}UART_STR;

對于這樣一個大的結構體，我們來逐層分析一下：

第一， 整個結構體由5個共用體組成，共同體的順序是由寄存器的偏移量決定的，這一點前面已經(jīng)有所敘述。

第二， 每個共用體由一個結構體和一個volatile unsigned long int型的變量組成。

第三， 共用體中的結構體由位域構成，位域中的內(nèi)容也是存在順序的，這個順序是由寄存器的結構決定，而且是由低到高排列。其中，NC表示該位為空位或保留，不能對其進行操作。

通過大家的反饋，除了語法問題以外，有兩個問題需要說明一下：

1. 為什么里面的變量都定義成unsignedlongint？

首先需要說明一點，在NIOS II中，unsignedlongint是32位，跟unsignedint是一樣的，unsignedlonglongint才是64位的。

有人會問，在寄存器的表格中，寄存器的位數(shù)是0到15的，也就是16位，那你為什么定義成32位的呢？其實，這個問題涉及到了NIOS II的地址對齊問題，它是屬于硬件構架的范疇。

當系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)寬度不匹配的主從端口時就要考慮地址對齊的問題。地址對齊分為兩類，一類是靜態(tài)地址對齊，另一類就是動態(tài)地址對齊。一般來說存儲器外設使用動態(tài)地址對齊，而寄存器外設使用靜態(tài)地址對齊，之所以是這樣，是由動態(tài)地址對齊和靜態(tài)地址對齊的特點決定的，在靜態(tài)地址對齊方式下，主端單次傳輸對應從端口的一次傳輸，而在動態(tài)地址對齊方式下，一個主端口讀傳輸，則要引起多次從端口讀傳輸。想要更加具體的了解他們特點的，大家自行查找吧，我在這里就不詳細敘述了。

我們要將寄存器定義為unsignedlongint類型，就跟這個靜態(tài)地址對齊有關系了?，F(xiàn)在我們是UART端口16位，而NIOS II主端口32位的情況，在這種情況下，NIOS II主端口與16位UART端口進行數(shù)據(jù)傳輸時，只有32位的低16位有效，但是高16位也占用了地址空間，也就是說，UART端口的16位實際上是占用了32位的。假設我們現(xiàn)在的基地址是0X00，那么6個寄存器他們相對基地址的偏移分別為0X00,0X01,0X02,0X03,0X04,0X05；那么，從主端口看，這6個寄存器的地址分別為0X00,0X04,0X08,0X0C,0X10,0X14，而不是0X00,0X01,0X02,0X03,0X04,0X05，也不是0X00,0X02,0X06,0X08,0X0A,0XC，這一點大家要特別注意。

2. 為什么要建立這樣一個共用體呢，又有位域結構體又有一個volatileunsignedlongintWORD變量，WORD有啥用呢？

共用體的特點就是其中的成員占用同一個存儲空間。也就說，由位域組成的結構體跟WORD是占用同一存儲空間，而且他們都是volatileunsignedlongint類型，那么，結構體中的每一個位域成員都對應WORD的一個位。當我們需要單獨處理一個位的時候，我們就可以用位域，如下所示

RS232->CONTROL.BITS.IRRDY=1;//接收準備好中斷使能

如果我們想要對狀態(tài)寄存器整體清零呢，我們就可以用到WORD了，如下所示

RS232->STATUS.WORD=0;//清除狀態(tài)寄存器

對于其他的寄存器都是一樣的，在這里不再重復了。

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