C语言访问MCU寄存器的两种方式

单片机的特殊功能寄存器SFR，是SRAM地址已经确定的SRAM单元，在C语言环境下对其访问归纳起来有两种方法。

1、采用标准C的强制类型转换和指针来实现

采用标准C的强制转换和指针的概念来实现访问MCU的寄存器，例如:

#define DDRB (*(volatile unsigned char *)0x25)

分析如下：

A：(unsigned char *)0x25中的0x25只是个值，前面加(unsigned char *)表示0x25是个地址，而且这个地址所存储的数据的数据类型是unsigned char，意思就是说读/写这个地址时，要写进unsigned char的值，读出也是unsigned char的值。

(*(volatile unsigned char *)0x25)是一个固定的指针，是不可变的，而不是指针变量。再在前面加"*"，即*(volatile unsigned char *)0x25则变成了变量(普通的unsigned char变量，不是指针变量)，如果是#define i (*(volatile unsigned char *)0x25),则与unsigned char i是一样的，只不过前面i的地址是固定的。

B:关键字volatile确保本指令不会以为C编译器的优化而被省略，且要求每次直接读值。例如使用while(*(unsigned char *)0x25)时，有时系统可能不能真正去读0x25的值，而是用第一次读出的值，如果这样，这个循环可能就是个死循环。用了volatile则要求每次都去读0x25的实际值。

这样读/写以0x25为地址的SRAM单元，直接书写DDRB即可，即DDRB为变量，只不过变量的地址固定为0x25。例如：

DDRB = 0xff;

这样比直接采用指针变量的方法直观和方便的多，例如：

unsigned char *p, i;

p = 0x25;

i = *p; //把地址为0x25单元中的数据读出送入i变量

*p = 0; //向地址为0x25的单元中写入0

总结一下，就是(*(volatile unsigned char *)0x25)可以看作是一个普通变量，这个变量哟固定的地址，指向0x25。而0x25只是个常量，不是指针，更不是变量。

2、对C编译器进行语法扩充

对C编译器进行语法扩充。例如MCS51系列KeilC中扩充sfr关键字，举例如下：

sfr P0 = 0x80;

这样操作0x80单元直接写P0即可。

下面对AVR的歌C编译器对访问MCU寄存器的方法进行简介。

A:采用标准C的强制类型转换和指针来实现访问MCU的寄存器，每一个C编译器都支持，原因很简单，这是标准C。

B:ICCAVR和GCCAVR没有定义新的数据类型，只能采用标准C的强制类型转换和指针来实现访问MCU的寄存器。而IAR和CodeVisionAVR编译器对ANSI C进行了扩充，都定义了新的数据类型，是C语言可以直接访问MCU的有关寄存器，例如，IAR中：

SFR_B(DDRB, 0x28)

CodeVisionAVR中：

sfrb DDRB = 0x28

这样,PORTB=0xff;等同于(*(volatile unsigned char *)0x05) = 0xff;而0x25正好是寄存器PORTB在器件ATmega48/88/168中的地址。

GCCAVR每个AVR器件在头文件不采用直接定义特殊功能寄存器宏，例如在iomx8.h文件中一个定义如下：

#define PORTB _SFR_IO8(0x25)

而在sfr_defs.h中可以找到如下两个宏定义：

#define _SFR_IO8(io_addr) _MMIO_BYTE((io_addr)+0x20)

#define _MMIO_BYTE(mem_addr) (*(volatile unit8_t *)(mem_addr))

实质上与直接的强制类型转换和指针定义是一样的。

另外，GCCAVR中宏_BV(bit)是操作I/O寄存器是频繁用到的，avr-libc建议使用这一宏进行寄存器的位操作，他在文件sfr_defs.h中定义如下：

#define _BV(bit) (1<<(bit))

以下是他的使用示例;

DDRB = _BV(PB0) | _BV(PB1); //器件头文件中已经定义PB0代表0，PB1代表1

他等同于“DDRB=0x03;”,这样写的目的是为了提供程序的可读性。不要担心它会生成比“DDRB=0x03;”更大的代码，编译器会处理这种事情，最终会输出与“DDRB=0x03;”同样的结果。