记录学习（转载） STM32---程序如何在内部运行寄存器编程的理解

作者：王犀牛
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1.单片机从并不认识C语言和汇编，单片机本身只和可执行文件联系，单片机上面运行的程序都是可执行文件。而为了生成可执行文件，我们用计算机以及特定的开发工具，利用C语言等能够方便使用的语言，根据具体的需求（最简单的比如点亮二极管，在lcd上显示字符，跑马灯等）编写代码，然后用开发工具编译链接写好的C文件最终生成可执行文件，最后将可执行文件下载到单片机上运行。

作者：日章
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2.C语言源程序----->C编译器----->汇编代码----->汇编器----->机器代码
所谓的单片机C语言的意思是拿C语言来编写单片机程序，没有什么C语言控制单片机这回说法。具体过程是：C语言源程序通过特定的C编译器编译为针对某种单片机的汇编代码，再由汇编器将汇编代码汇编为单片机可执行的机器代码，然后下载到单片机的存储器运行。当前一般的集成开发环境（如Keil C)可以一次搞定生成机器代码。
需要补充一点的是，单片机也是一种计算机，不要以为只有在PC机上才可以用C语言编程，C语言可以用作为任何计算机的编程语言，当然包括单片机，但有一个条件就是，你必需要有针对某种架构的计算机的C编译器。目前来讲，C语言的编译器种类非常多，有用于各种单片机以及微处理器架构的编译器版本，所以可以用C来做为单片机的编程语言。不同的是，你用TC或者VC编译得到的是X86（如Intel,AMD)的目标代码，只能在PC机上运行，而如果用单片机C编译器（比如Keil C)编译的代码是单片机代码，只能在特定的单片机上运行。目前C/C++是最流行的单片机/微处理器编程语言。

作者：Clarence
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3.单片机是一个大黑盒子，里面的原理很深奥很复杂，但是幸运的是，设计单片机的人，给我们提出了寄存器的概念，这样我们就不需要理解复杂的电路原理，就可以完成特定的功能操作了！

例如，选择GPIO口为输出还是输入，其切换电路可以抽象成这样

当P0SEL寄存器的BIT0的数值为1的时候，P0.0口硬件与一大片输出相关电路相连，也就是说此时P0.0口是处于输出功能状态下，反之BIT0为数值0 则与一大片输入相关电路相连。其底层的原理大概是利用三极管开关特性完成的吧！无论如何我们配置寄存器，就完成了开关的操作，选择了怎样的电路与我的P0.0口连接！

最底层的操作就是配置P0OUT这个寄存器，单片机编程所有对硬件的操作都是对寄存器的操作，我们无需对底层硬件有太多深奥的理解，就可以完成操作！

作者思考：

分工的时代，如果认真深入的去了解学习单片机最底层的硬件原理的话，那会消耗大量的时间和精力，成为一名优秀的软件开发工程师的话，对底层硬件有一定的理解就好，更多精力花费在对代码数据结构，算法的优化，例如对P0OUT这个寄存器，何时写他，怎么写他，写多少比较合适，这都是需要考虑的事情，还有就是延时的时间是否过长，用定时器延时比较好，还是用阻塞延时比较好？

作者：honglin chen
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4.其实说到底，单片机技术重点是应用，也就是你能用它设计一个系统解决实际需求，不需要特别去纠结内部原理，知道有那么回事儿就行了，设计芯片的人员除外！单片机学习要多做实验，在做实验前把设计流程做好，画出程序的结构图。硬件自己搭，程序自己写，多学习别人设计思想。学会一种单片机其它种类单片机就是熟悉软件平台和看看数据手册和设计例子就能上手，做东西主要是上层设计和思路，动手前要有一幅蓝图。

作者：秦旋
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5.单片机比喻成机器，寄存器就是机器上的按钮。控制不了里面的具体行为，但是可以用按钮控制。按钮怎么设置当然是硬件定的了。类似于软件封的库和API之间的关系吧。

fpga，可编程逻辑门阵列，指的就是烧写在其上的“程序”是可修改的。

两者联系起来，用fpga做一个module，内部实现了一些寄存器来控制module的行为。寄存器可通过MPI接口被CPU访问。CPU就可以通过寄存器控制module。

作者未知

来源：https://wenku.baidu.com/view/ade82cc4050876323112126c?ivk_sa=1023194j

微机系统的实现就是靠CPU与控制器的配合、控制器和外设的配合来实现的。其中CPU对控制器进行控制的方法最主要的方法就是寄存器编程，通过查询DATASHEET可以看到片内的寄存器每一位的作用。可以想象这些位肯定对应着某些功能电路的“片选端”或者“功能选择端”，SOC的芯片架构决定了面向片上寄存器赋值方式的编程方法，通过片上外设接口，进一步可以实现时序描述方式的片外设备驱动编程。寄存器编程体现在51单片机和ARM内核单片机上是两种不同的形式，在51单片机中，因为是8位的，所以寄存器也都是8位的，外设的功能也相对简单，所以直接对寄存器编程。而ARM内核的微控制器一般为32位的，寄存器也是32位，这样直接对寄存器编程时十分复杂的，所以就产生了最底层的驱动函数，把要实现的功能对应的寄存器配置封装成函数，在主程序中直接调用，进行寄存器的间接编程。

自己的总结：

1.单片机里面跑的是机器代码。我们写的C语言代码通过以下路径转化为机器代码（C语言源程序----->C编译器----->汇编代码----->汇编器----->机器代码），然后将机器代码烧写进单片机的ROM中，接下来就是微机原理中讲的那一套程序执行过程。

2.寄存器编程的理解：寄存器编程也可以理解成一种封装，将寄存器抽象成很多个开关，这些开关分别对应不同的功能区电路（外设、存储区等），通过设置寄存器就可以控制这些电路工作，至于这中间的具体实现过程，是芯片设计人员要做的事情，单片机使用者前期不需要知道。说到这里，想起了我的专业就是集成电路设计与集成系统（芯片设计），读书时没有好好学习，汗颜啊…

3.固件库又是更高一层的封装，它把对寄存器的使用封装成函数的形式，编程时直接操作函数，而不用对寄存器的位进行操作（其实说到底也是对寄存器操作，只是这些步骤由库函数内部实现，也就是封装起来了）。

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