ARM：使用来自 C 或 C++ 的位带内存

Question

ARM Cortex 支持位带内存，其中各个位映射到某些区域中的“字节”。我相信只有 RAM 的某些部分是位带的。我想使用 C 和 C++ 中的位带。

我该怎么办？看来我需要：

1. 告诉编译器将某些变量放置在位带区域中。如何？如果变量是结构体的元素怎么办？
2. 告诉编译器，当我想访问位时，将 if (flags & 0x4) 转换为 if (flags_bb_04)。理想情况下，我希望这是自动的，并且如果位带不可用，则返回到前者。

Answer 1

最简单的解决方案是使用常规变量并通过其位带地址访问它们。为此，您不需要“告诉编译器”任何内容。例如，假设：

extern "C" volatile uint32_t* getBitBandAddress( volatile const void* address, int bit )
{
    volatile uint32_t* bit_address = 0;
    uint32_t addr = reinterpret_cast<uint32_t>(address);

    // This bit maniplation makes the function valid for RAM
    // and Peripheral bitband regions
    uint32_t word_band_base = addr & 0xf0000000;
    uint32_t bit_band_base = word_band_base | 0x02000000;
    uint32_t offset = addr - word_band_base;

    // Calculate bit band address
    bit_address = reinterpret_cast<volatile uint32_t*>(bit_band_base + (offset * 32u) + (static_cast<uint32_t>(bit) * 4u));

    return bit_address ;
}

您可以创建一个 32 位“数组”，因此：

uint32_t word = 0 ;
uint32_t* bits = getBitbandAddress( word, 0 ) ;

bits[5] = 1 ; // word now == 32 (bit 5 set).

现在，如果您有一个具有外部或 CCM 存储器的部件，例如，该部件不可位带化，则您确实需要确保链接器（不是编译器）将普通内存对象放置在可位带内存中。如何完成此操作是特定于工具链的，但例如在 gnu 中，您可能会这样：

uint32_t word __attribute__ ((section ("ISRAM1"))) = 0 ;

位带化对于以原子方式访问外围寄存器中的各个位可能最有用。用于快速且线程安全的访问。

一些编译器支持位带，并且可以使用位带自动优化单位位域访问。例如；

struct
{
    bit1 : 1 ;
    bit2 : 1 ;
} bits __attribute__ ((section ("BITBANDABLE")));

编译器（至少是armcc v5）可以对此进行优化，以利用对bits.bit1和bits.bit2的位带访问。 YMMV。