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内容概要:本文档提供了详细的 C 语言进行硬件编程的例子介绍,覆盖了从基本输入/输出访问到高级接口如DMA、ADC、SPI和GPIO等各种硬件接口的基础编程示例以及配置中断服务例程。本资料对于深入理解和动手实现各个硬件组件的工作原理和配置具有很好的指导作用,例如配置定时器中断、配置RTC和使用EEPROM。 适用人群:针对具有一定C语言编程能力,从事硬件开发或者希望掌握基于 C 语言底层硬件驱动编写方法的研发人员和爱好者。 使用场景及目标:适用于开发实时操作系统环境或其他对性能和资源占用高度敏感的项目场合,旨在帮助用户快速熟悉嵌入式设备中硬件部分的具体控制流程。 其他说明:每种接口都有具体的示例演示代码片段辅助理解,便于初学者跟随学习实践。
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#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
// 假设有一个I/O端口位于地址0x12345678
#define PORT_ADDRESS (0x12345678)
// 定义一个函数来读取端口的值
uint32_t read_port() {
return *(volatile uint32_t *)PORT_ADDRESS;
}
// 定义一个函数来写入端口的值
void write_port(uint32_t value) {
*(volatile uint32_t *)PORT_ADDRESS = value;
}
int main() {
uint32_t value = 0x5A5A5A5A; // 示例值
write_port(value); // 写入值到端口
uint32_t read_value = read_port(); // 读取端口的值
printf("Read value from port: 0x%08X\n", read_value);
return 0;
}
访问GPIO端口
通用输入输出(GPIO)端口是微控制器中常见的硬件接口,可以直接通过寄存器来控制。
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
// 假设GPIO端口的寄存器位于地址0x12345670
#define GPIO_BASE_ADDRESS (0x12345670)
// 定义GPIO寄存器结构体
struct gpio_registers {
volatile uint32_t data; // 数据寄存器
volatile uint32_t direction; // 方向寄存器
};
// 定义一个函数来设置GPIO引脚的方向
void set_gpio_direction(struct gpio_registers *gpio, uint32_t pin, uint32_t direction) {
if (direction) {
gpio->direction |= (1 << pin); // 设置为输出
} else {
gpio->direction &= ~(1 << pin); // 设置为输入
}
}
// 定义一个函数来设置GPIO引脚的状态
void set_gpio_pin(struct gpio_registers *gpio, uint32_t pin, uint32_t value) {
if (value) {
gpio->data |= (1 << pin); // 设置为高电平
} else {
gpio->data &= ~(1 << pin); // 设置为低电平
}
}
int main() {
struct gpio_registers *gpio = (struct gpio_registers *)GPIO_BASE_ADDRESS;
uint32_t pin = 0; // 假设我们操作的是第0号引脚
uint32_t direction = 1; // 设置为输出方向
uint32_t value = 1; // 设置为高电平
set_gpio_direction(gpio, pin, direction); // 设置引脚方向
set_gpio_pin(gpio, pin, value); // 设置引脚状态
return 0;
}
使用DMA(直接内存访问)
DMA允许外设直接与内存交换数据,而无需CPU干预。这对于提高数据传输速度非常有用。
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
// 假设DMA控制器的寄存器位于地址0x12345680
#define DMA_BASE_ADDRESS (0x12345680)
// 定义DMA寄存器结构体
struct dma_registers {
volatile uint32_t source_address; // 源地址寄存器
volatile uint32_t destination_address; // 目的地地址寄存器
volatile uint32_t length; // 数据长度寄存器
volatile uint32_t control; // 控制寄存器
};
// 定义一个函数来配置DMA传输
void configure_dma(struct dma_registers *dma, uint32_t src, uint32_t dst, uint32_t len) {
dma->source_address = src;
dma->destination_address = dst;
dma->length = len;
dma->control = 1; // 启动DMA传输
}
int main() {
struct dma_registers *dma = (struct dma_registers *)DMA_BASE_ADDRESS;
uint32_t src = 0x12345670; // 源地址
uint32_t dst = 0x12345674; // 目的地地址
uint32_t len = 10; // 传输长度
configure_dma(dma, src, dst, len); // 配置DMA传输
return 0;
}
访问定时器
定时器是嵌入式系统中常用的硬件组件,用于产生定时中断或周期性事件。
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