对F28335的位域和寄存器结构的学习(一)

2019-07-14 21:58发布

对F28335的位域和寄存器结构的学习

以前一直在使用c5000系列的DSP，具体型号为VC5509A。不久前也接触了C2000系列的28335。在学习这款DSP的过程中，感觉和C55X差别不少。特别是在编程方面，两者对底层寄存器的操作方式有很大区别。
      F28335拥有很丰富的外设资源，这也就说明了它必然有比较复杂的存储单元映射和中断管理体系。关于存储单元映射，TI提供了C/C++ Header files文件来管理，这个和CSL有些类似，但和CSL并不完全相同。首先在CSL使用最多的是宏伪指令，而在F28335中使用最多的是位域和寄存器文件结构体。同CSL相比，有利也有弊。在下面会详细列出两者的优缺点。这是我认为的最有用的一块，它为F28335提供了一个硬件抽象层，使得编程者无需去记忆大量寄存器名称。而且它提供了一个很好的编程规范，是以后编程很好的参考。所以花了一番功夫研究位域和寄存器文件结构体。

      现将其中重要的部分描述如下：
      一、宏与位域和寄存器结构优缺点的对比传统的#define宏提供了地址编号或者是指向寄存器地址的指针。
      这样做的优点是：
      1、简单，快，很容易通过键盘敲出。
      2、变量名和寄存器名一致，容易记忆。
   缺点是：
      1、具体位不容易获取，必须生成掩码来对某个位操作。
      2、不能够在CCS的watch window中方便的显示某些位的值。
      3、宏不能够利用CCS的自动完成功能。
      4、宏不能对相同外设重复使用。

      位域和寄存器结构体的优点如下：
      1、TI提供，无需自己编写，规范性好。
      2、容易读、写、升级，效率高。
      3、很好的利用了CCS的自动完成功能。
      4、可以在CCS的观察窗口中查看具体位的值。

      二、实现位域和寄存器文件结构体的具体步骤（以SCI外设为例）
      1)、定义一个寄存器文件结构体，SCI外设的寄存器在结构体中按实际的地址由低向高依次列出。

/********************************************************************
* SCI header file
* Defines a register file structure for the SCI peripheral
********************************************************************/
#define Uint16 unsigned int
#define Uint32 unsigned long
struct SCI_REGS {
Uint16 SCICCR_REG SCICCR; // Communications control register
Uint16 SCICTL1_REG SCICTL1; // Control register 1
Uint16 SCIHBAUD; // Baud rate (high) register
Uint16 SCILBAUD; // Baud rate (low) register
Uint16 SCICTL2_REG SCICTL2; // Control register 2
Uint16 SCIRXST_REG SCIRXST; // Receive status register
Uint16 SCIRXEMU; // Receive emulation buffer register
Uint16 SCIRXBUF_REG SCIRXBUF; // Receive data buffer
Uint16 rsvd1; // reserved
Uint16 SCITXBUF; // Transmit data buffer
Uint16 SCIFFTX_REG SCIFFTX; // FIFO transmit register
Uint16 SCIFFRX_REG SCIFFRX; // FIFO receive register
Uint16 SCIFFCT_REG SCIFFCT; // FIFO control register
Uint16 rsvd2; // reserved
Uint16 rsvd3; // reserved
Uint16 SCIPRI_REG SCIPRI; // FIFO Priority control
};

复制代码
2)、上面的定义本身并没有建立任何的变量，只是定义了一个结构体，而并没有实例化。下面即定义了具体的变量。注意在这里使用了volatile关键字，它在这里的作用很重要，这使得编译器不会做一些错误的优化。

/********************************************************************
* Source file using register-file structures
* Create a variable for each of the SCI register files
********************************************************************/
volatile struct SCI_REGS SciaRegs;
volatile struct SCI_REGS ScibRegs;

复制代码
3)、利用DATA_SECTION Pragma，将寄存器文件结构体变量分配到特殊的数据段中。如果不使用这条指令，那么定义的寄存器文件结构体变量默认是被分配在.ebss或者.bss段的，但通过使用DATA_SECTION Pragma指令，编译器会将其放在了一个特殊的数据段中。具体实现如下：

/********************************************************************
* Assign variables to data sections using the #pragma compiler statement
* C and C++ use different forms of the #pragma statement
* When compiling a C++ program, the compiler will define __cplusplus automatically
********************************************************************/
//----------------------------------------
#ifdef __cplusplus
#pragma DATA_SECTION("SciaRegsFile")
#else
#pragma DATA_SECTION(SciaRegs,"SciaRegsFile");
#endif
volatile struct SCI_REGS SciaRegs;
//----------------------------------------
#ifdef __cplusplus
#pragma DATA_SECTION("ScibRegsFile")
#else
#pragma DATA_SECTION(ScibRegs,"ScibRegsFile");
#endif
volatile struct SCI_REGS ScibRegs;

复制代码
通过上面的代码可以看到，定义的SciaRegs被分配到了SciaRegsFile段中，ScibRegs被分配到了ScibRegsFile段中。
4)、上面只是将定义的寄存器结构体变量分配到了一个特殊的数据段中，通过cmd文件，可将其映射到实际的存储单元，进而和外设实际的存储器映射地址统一起来。实现如下：

/********************************************************************
* Memory linker .cmd file
* Assign the SCI register-file structures to the corresponding memory
********************************************************************/
MEMORY
{
...
PAGE 1:
SCIA : origin = 0x007050, length = 0x000010 /* SCI-A registers */
SCIB : origin = 0x007750, length = 0x000010 /* SCI-B registers */
...
}
SECTIONS
{
...
SciaRegsFile : > SCIA, PAGE = 1
ScibRegsFile : > SCIB, PAGE = 1
...
}

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5)、添加位域定义。
获取寄存器中特定的位经常是很有用的，位域的定义就提供了这种方便性；但是与此同时位域也缺乏硬件平台之间的可移植性。在位域的定义中，最低位，也就是0位，是寄存器中的第一个位域；位域不能超过寄存器的位数，最多为16位。

/********************************************************************
* SCI header file
********************************************************************/
//----------------------------------------------------------
// SCICCR communication control register bit definitions:
//
struct SCICCR_BITS { // bit deion
Uint16 SCICHAR:3; // 2:0 Character length control
Uint16 ADDRIDLE_MODE:1; // 3 ADDR/IDLE Mode control
Uint16 LOOPBKENA:1; // 4 Loop Back enable
Uint16 PARITYENA:1; // 5 Parity enable
Uint16 PARITY:1; // 6 Even or Odd Parity
Uint16 STOPBITS:1; // 7 Number of Stop Bits
Uint16 rsvd1:8; // 15:8 reserved
};
//-------------------------------------------
// SCICTL1 control register 1 bit definitions:
//
struct SCICTL1_BITS { // bit deion
Uint16 RXENA:1; // 0 SCI receiver enable
Uint16 TXENA:1; // 1 SCI transmitter enable
Uint16 SLEEP:1; // 2 SCI sleep
Uint16 TXWAKE:1; // 3 Transmitter wakeup method
Uint16 rsvd:1; // 4 reserved
Uint16 SWRESET:1; // 5 Software reset
Uint16 RXERRINTENA:1; // 6 Receive interrupt enable
Uint16 rsvd1:9; // 15:7 reserved
};

复制代码
在上面的定义中，使用了操作符“：”，用来说明位域的长度，即当前位域占几位。
6)、使用联合体。除了能够方便的访问位域外，有时候也希望能够对寄存器整体访问，使用联合体能够实现这种操作。

/********************************************************************
* SCI header file
********************************************************************/
union SCICCR_REG {
Uint16 all;
struct SCICCR_BITS bit;
};
union SCICTL1_REG {
Uint16 all;
struct SCICTL1_BITS bit;
};

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