对于((volatile unsigned char )(x))的理解（转载新浪微博的一位博主）

最新推荐文章于 2023-01-02 20:06:52 发布

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本文详细解析了C语言中如何使用volatile关键字配合内存映射技术直接访问特定内存地址，尤其针对嵌入式系统中寄存器的读写操作进行了深入探讨。

在看vivi代码时，Nand_read.c文件中有下面一段

#define __REGb(x) (*(volatileunsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x))

#define NF_BASE  0x4e000000
#define NFCONF  __REGi(NF_BASE + 0x0)
#define NFCMD  __REGb(NF_BASE + 0x4)
#define NFADDR  __REGb(NF_BASE + 0x8)
#define NFDATA  __REGb(NF_BASE + 0xc)
#define NFSTAT  __REGb(NF_BASE + 0x10)

把宏定义放入句中就是（*(volatileunsigned int *)）（0x4e000000），不知其何意？？好像是定义一指针，该指针指向的内容就是0x4e000000该寄存器的内容。

网上查了资料，先看英文的,看看外国人怎么解释：

Using C, I was trying toassign a variable name to a register address so that my code would be readable.An example of how to do this is as follows:

#define DDRA (*(volatile unsigned char*)(0x22))

This means that if aregister or memory location exists at address 0×22, I can use DDRA toread or write to it like so..

DDRA = 0x05

In my C code.The #define looks really cryptic atfirst. The way to understand this is by breaking it down into pieces.

First of all,

unsigned char

means we are using abyte-sized memory location. Byte being 8-bits wide.

unsigned char *

means we are declaring apointer that points to a byte-sized location.

(unsigned char *) (0x22)

means the byte-sized pointerpoints to address 0×22. TheC compiler will refer to address 0×22when the variable DDRA is used. The assembly code will end up using 0×22 in Load(LD) and Store (STR)insturctions.

(*(unsigned char *)(0x22))

The first asterisk from theleft signifies that we want to manipulate the value in address 0×22. * means “the value pointed to by the pointer”.

volatile

volatile forces the compilerto issue a Load or Store anytime DDRA is accessed as the value may changewithout the compiler knowing it.

再看看中文的解释：
使用一个32位处理器，要对一个32位的内存地址进行访问，可以这样定义

#define RAM_ADDR (*(volatileunsigned long *)0x0000555F)
然后就可以用C语言对这个内存地址进行读写操作了
读：tmp= RAM_ADDR；
写：RAM_ADDR= 0x55；
定义volatile是因为它的值可能会改变，大家都知道为什么改变了；
如果在一个循环操作中需要不停地判断一个内存数据，例如要等待RAM_ADDR的I标志位置位，因为RAM_ADDR也是映射在SRAM空间，为了加快速度，编译器可能会编译出这样的代码：把RAM_ADDR读取到Register中，然后不停地判断Register相应位。而不会再读取RAM_ADDR，这样当然是不行了，因为程序或其它事件（中断等）会改变RAM_ADDR，结果很可能是一个死循环出不来了。如果定义成volatile型变量，编译的代码是这样的：每次要操作一个变量的时候都从内存中读取一次。
#define rGPACON(*(volatile unsigned long *)0x56000000)
对于不同的计算机体系结构，设备可能是端口映射，也可能是内存映射的。如果系统结构支持独立的IO地址空间，并且是端口映射，就必须使用汇编语言完成实际对设备的控制，因为C语言并没有提供真正的“端口”的概念。如果是内存映射，那就方便的多了。
举个例子，比如像寄存器A（地址假定为0x48000000）写入数据0x01，那么就可以这样设置了。
#define A (*(volatile unsigned long *)0x48000000)
...
A = 0x01;
...
这实际上就是内存映射机制的方便性了。其中volatile关键字是嵌入式系统开发的一个重要特点。上述表达式拆开来分析，首先(volatile unsigned long *)0x48000000的意思是把0x48000000强制转换成volatile unsigned long类型的指针，暂记为p，那么就是#define A *p，即A为P指针指向位置的内容了。这里就是通过内存寻址访问到寄存器A，可以读/写操作。
用GCC编译时。volatile所指示的寄存器不进行优化！！！

理解#define rRTCCON (*(volatile unsigned char *)0x57000043) //RTC control
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。既然是个地址，那么按照C语言的语法规则，这个表示地址的量应该是指针类型。所以，知道要访问的内存地址后，比如0x57000043，
第一步是要把它强制转换为指针类型
（unsigned char *)0x57000043，s3c2410的rRTCCON是单字节访问的（怎么看出来的？？？我无法理解），所以0x57000043强制转换为指向unsignedchar类型。
volatile（可变的）这个关键字说明这变量可能会被意想不到地改变，这样编译器就不会去假设这个变量的值了。这种“意想不到地改变”，不是由程序去改变，而是由硬件去改变——意想不到。
第二步，对指针变量解引用，就能操作指针所指向的地址的内容了
*(volatile unsigned char *)0x57000043
第三步，小心地把#define宏中的参数用括号括起来，这是一个很好的习惯。
在嵌入式系统中经常使用到Volatile,对于volatile的用法

编译器对代码的优化是指：
CPU在执行的过程中,因为访问内存的速度远没有cpu的执行速度快,为了提高效率,引入了高速缓存cache. C编译器在编译时如果不知道变量会被其它外部因素(操作系统、硬件或者其它线程)修改,那么就会对该变量进行标识,即优化.那么这个变量在CPU的执行过程中,就会被放到高速缓存cache去,进而达到对变量的快速访问. 在了解了优化的概念后,试想如果我们事先就知道该变量会被外部因素改变,那么我们就在这个变量定义前加上Volatile,这样编译器就不会对该变量进行优化.这样该变量在cpu处理的过程当中,就不会被放到高速缓存cache中。
为什么要让变量在执行的过程中不被放到cache中去呢?
如果变量是被外部因素改变,那么cpu就无法判断出这个变量已经被改变,那么程序在执行的过程中如果使用到该变量,还会继续使用cache中的变量,但是这个变量其实已经被改变了.需要到内存地址中更新其内容了.
还有一个原因,在一些寄存器变量或数据端口的使用中,因为寄存器变量本身也是靠cache来处理,为了避免引起错误,也可以使用volatile修饰符.

简单的说使用volatile的目的就是:
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。