课后实践之嵌入式基础

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作弊本学期成绩清零（有雷同的，不管是给别人传答案，还是找别人要答案都清零）

预备知识

嵌入式C语言——嵌入式系统中的数据打包

1. 地址的定义

   #define DATA_Addr 0x0C00000
   #define DATA *(volatile int *)(DATA_Addr)
   DATA = 0x1234;

2. 提取位

   • 提取Minutes：
     
     分析：由于Seconds占5位，因此需要先右移5位将Minutes的最低位与位0对齐，再与(&)上3F(0000 0000 0011 1111)即可将6-15位全部清0从而取出Minutes的全部6位

     假设Hours的5位全为A，Minutes的6位全为B，则：

         00000 00000 111111
     &   ????? AAAAA BBBBBB
     =   00000 00000 BBBBBB 

   • 提取Hours：
     分析：由于Seconds占5位，Minutes占6位（共占11位），因此需要先右移11位将Hours的最低位与位0对齐，再与(&)上1F(0000 0000 0001 1111)即可将5-15位全部清0从而取出Hours的全部5位

     假设Hours的5位全为C，Minutes的6位全为B，则：

         00000 000000 11111
     &   ????? ?????? CCCCC
     =   00000 000000 CCCCC 

   • 提取Seconds：
     分析：由于Seconds占低5位，因此无需右移最低位即与位0对齐，只需与(&)上1F(0000 0000 0001 1111)即可将5-15位全部清0从而取出Seconds的全部5位

     假设Seconds的5位全为A，Minutes的6位全为B，Hours的5位全为C，则：

         00000 000000 11111
     &   CCCCC BBBBBB AAAAA
     =   00000 000000 AAAAA 

3. 插入位（插入Minutes）
   

关于volatile关键字

• volatile关键字的官方说明

  Indicates that a variable can be changed by a background routine.

  Keyword volatile is an extreme opposite of const. It indicates that a variable may be changed in a way which is absolutely unpredictable by analysing the normal program flow (for example, a variable which may be changed by an interrupt handler). This keyword uses the following syntax: volatile data-definition;

  Every reference to the variable will reload the contents from memory rather than take advantage of situations where a copy can be in a register.

  大概意思是说，一个变量如果用volatile修饰，则会从内存中重新装载其内容，而不是直接从寄存器中拷贝其内容。
• 使用volatile关键字的目的
  • 让对volatile变量的存取不能缓存到寄存器，每次使用时需要重新存取

• 嵌入式系统编程，要求程序员能够利用C语言访问固定的内存地址，根据C语言的语法规则，这个表示地址的量应该是指针类型。以上面的地址定义为例：

  #define DATA_Addr 0x0C00000
  #define DATA *(volatile int *)(DATA_Addr)
  DATA = 0x1234;

  意思是初始化内存地址0x0C00000的值为0x1234，这里的DATA_Addr就是内存地址0x0C00000。则在知道要访问的内存地址后，执行以下两步：
  1. 把它强制转换为指针类型(int *)(DATA_Addr)，
     则地址0x0C00000强制转换为指向int类型
  2. 对指针变量解引用*(volatile int *)(DATA_Addr)，就能操作指针所指向的地址的内容了

  注：把#define宏中的参数用括号括起来，这是一个很好的习惯。不用括号易导致出错，如本题的时间存放在基址+2的寄存器中，应写成#define TIME *(volatile int *)(Time_Addr+2)，稍不注意就容易写成#define TIME *(volatile int *) Time_Addr+2导致错误！

最终代码

#define Time_Addr 0xFFFFC0000 //实时钟芯片的IO映像基址是OxFFFFC0000
#define TIME *(volatile int *)(Time_Addr+2) //时间存放在基址+2的寄存器中
void SetHours(int hours) //插入Hours
{
    int oldtime=TIME;
    int newtime;
    newtime=oldtime&~(0x1F<<11);
    newtime|=(hours&0x1F)<<11;
    TIME=newtime;

}
int getHours() //取出Hours
{
    int time=TIME;
    return (time>>11)&0x1F;
}

void SetMinutes(int minutes) //插入Minutes
{
    int oldtime=TIME;
    int newtime;
    newtime=oldtime&~(0x3F<<5);
    newtime|=(minutes&0x3F)<<5;
    TIME=newtime;

}
int getMinutes() //取出Minutes
{
    int time=TIME;
    return (time>>5)&0x3F;
}

void SetSeconds(int seconds) //插入Seconds
{
    int oldtime=TIME;
    int newtime;
    newtime=oldtime&~0x1F;
    newtime|=(seconds/2)&0x1F;
    TIME=newtime;

}
int getSeconds() //取出Seconds
{
    int time=TIME;
    return (time&0x1F)*2; //此处不考虑Seconds除2带来的误差，因此直接乘2
}

参考资料

• (C)理解 #define write(b,addr) (void)(((volatile unsigned int ) (addr)) = (b))
• 嵌入式中的 (volatile unsigned int )理解
• volatile详解 - 百度文库