volatile的意义及⽤法（嵌⼊式STM32）摘录⾃：零死⾓玩转 STM32—基于野⽕ F429[挑战者]开发板
8.3 实验：构建库函数雏形
虽然库的优点多多，但很多⼈对库还是很忌惮，因为⼀开始⽤库的时候有很多代码， petri网很多⽂件，不知道如何⼊⼿。不知道您是否认同这么⼀句话：⼀切的恐惧都来源于认知的
空缺。我们对库忌惮那是因为我们不知道什么是库，不知道库是怎么实现的。零死⾓玩转 STM32
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接下来，我们在寄存器点亮 LED 的代码上继续完善，把代码⼀层层封装，实现库的最 初的雏形，相信经过这⼀步的学习后，您对库的运⽤会游刃有余。这⾥我们只讲如何实现
GPIO 函数库，其他外设的我们直接参考 ST 标准库学习即可，不必⾃⼰写。 下⾯请打开本章配套例程“构建库函数雏形”来阅读理解，该例程是在上⼀章的基础
上修改得来的。
上⼀章中我们在操作寄存器的时候，操作的是都寄存器的绝对地址，如果每个外设寄
存器都这样操作，那将⾮常⿇烦。我们考虑到外设寄存器的地址都是基于外设基地址的偏
移地址，都是在外设基地址上逐个连续递增的，每个寄存器占 32 个或者 16 个字节，这种
⽅式跟结构体⾥⾯的成员类似。所以我们可以定义⼀种外设结构体，结构体的地址等于外
设的基地址，结构体的成员等于寄存器，成员的排列顺序跟寄存器的顺序⼀样。这样我们
操作寄存器的时候就不⽤每次都到绝对地址，只要知道外设的基地址就可以操作外设的
全部寄存器，即操作结构体的成员即可。
在⼯程中的“stm32f4xx.h”⽂件中，我们使⽤结构体封装 GPIO 及 RCC 外设的的寄存
器，见代码清单 8-1。结构体成员的顺序按照寄存器的偏移地址从低到⾼排列，成员类型
跟寄存器类型⼀样。如不理解 C 语⾔对寄存器的封的语法原理，请参考《C 语⾔对寄存器
的封装》 ⼩节。
代码清单 8-1 封装寄存器列表
1 //volatile 表⽰易变的变量，防⽌编译器优化
2 #define __IO volatile
3 typedef unsigned int uint32_t;
4 typedef unsigned short uint16_t;
5
6 /* GPIO 寄存器列表 */
7 typedef struct {
8 __IO uint32_t MODER; /*GPIO 模式寄存器 地址偏移: 0x00 */
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9 __IO uint32_t OTYPER; /*GPIO 输出类型寄存器 地址偏移: 0x04 */
食品网络营销10 __IO uint32_t OSPEEDR; /*GPIO 输出速度寄存器 地址偏移: 0x08 */
11 __IO uint32_t PUPDR; /*GPIO 上拉/下拉寄存器 地址偏移: 0x0C */
12 __IO uint32_t IDR; /*GPIO 输⼊数据寄存器 地址偏移: 0x10 */
13 __IO uint32_t ODR; /*GPIO 输出数据寄存器 地址偏移: 0x14 */
14 __IO uint16_t BSRRL; /*GPIO 置位/复位寄存器低 16 位部分 地址偏移: 0x18 */
15 __IO uint16_t BSRRH; /*GPIO 置位/复位寄存器 ⾼ 16 位部分地址偏移: 0x1A /
摩托罗拉k216 __IO uint32_t LCKR; /GPIO 配置锁定寄存器 地址偏移: 0x1C /
17 __IO uint32_t AFR[2]; /GPIO 复⽤功能配置寄存器 地址偏移: 0x20-0x24 /
18 } GPIO_TypeDef;
19
20 /RCC 寄存器列表/
21 typedef struct {
22 __IO uint32_t CR; /!< RCC 时钟控制寄存器，地址偏移: 0x00 /
23 __IO uint32_t PLLCFGR; /!< RCC PLL 配置寄存器，地址偏移: 0x04 /
24 __IO uint32_t CFGR; /!< RCC 时钟配置寄存器，地址偏移: 0x08 /
25 __IO uint32_t CIR; /!< RCC 时钟中断寄存器，地址偏移: 0x0C /
26 __IO uint32_t AHB1RSTR; /!< RCC AHB1 外设复位寄存器，地址偏移: 0x10 /
27 __IO uint32_t AHB2RSTR; /!< RCC AHB2 外设复位寄存器，地址偏移: 0x14 /
28 __IO uint32_t AHB3RSTR; /!< RCC AHB3 外设复位寄存器，地址偏移: 0x18 /
29 __IO uint32_t RESERVED0; /!< 保留, 地址偏移： 0x1C /
30 __IO uint32_t APB1RSTR; /!< RCC APB1 外设复位寄存器，地址偏移: 0x20 /零死⾓玩转 STM32—基于野⽕ F429[挑战者]开发板
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31 __IO uint32_t APB2RSTR; /!< RCC APB2 外设复位寄存器，地址偏移: 0x24/
32 __IO uint32_t RESERVED1[2]; /!< 保留，地址偏移： 0x28-0x2C/
33 __IO uint32_t AHB1ENR; /!< RCC AHB1 外设时钟寄存器，地址偏移: 0x30 /
34 __IO uint32_t AHB2ENR; /!< RCC AHB2 外设时钟寄存器，地址偏移: 0x34 /
35 __IO uint32_t AHB3ENR; /!< RCC AHB3 外设时钟寄存器，地址偏移: 0x38 */
36 /RCC 后⾯还有很多寄存器，此处省略/
37 } RCC_TypeDef;
这段代码在每个结构体成员前增加了⼀个“__IO”前缀，它的原型在这段代码的第⼀
⾏，代表了 C 语⾔中的关键字“volatile”，在 C 语⾔中该关键字⽤于表⽰变量是易变的，
要求编译器不要优化。这些结构体内的成员，都代表着寄存器，⽽寄存器很多时候是由外
设或 STM32 芯⽚状态修改的，也就是说即使 CPU 不执⾏代码修改这些变量，变量的值也cradle 2 the grave
有可能被外设修改、更新，所以每次使⽤这些变量的时候，我们都要求 CPU 去该变量的地
址重新访问。若没有这个关键字修饰，在某些情况下，编译器认为没有代码修改该变量，
就直接从 CPU 的某个缓存获取该变量值，这时可以加快执⾏速度，但该缓存中的是陈旧数
据，与我们要求的寄存器最新状态可能会有出⼊。
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