C++联合体系统编程 硬件寄存器访问

union

uint32_t

uint64_t

struct

union

#include <cstdint> // 引入标准整数类型

// 定义寄存器内部的位域结构
// 注意：位域的顺序和大小必须严格按照硬件手册来定义
struct ControlRegisterBits {
    uint32_t enable_feature_a : 1;  // 位0：启用特性A
    uint32_t mode_select      : 2;  // 位1-2：模式选择（0-3）
    uint32_t reserved_1       : 5;  // 位3-7：保留位，通常读为0或不关心
    uint32_t status_flag_b    : 1;  // 位8：状态标志B
    uint32_t interrupt_mask   : 1;  // 位9：中断使能/禁用
    // ... 其他位域，根据实际寄存器定义补充
    uint32_t reserved_2       : 22; // 剩余位，确保总和为32位
};

// 定义联合体，用于整体访问和位域访问
// 确保结构体没有填充，或者显式指定打包
union ControlRegister {
    uint32_t all; // 整体访问寄存器，通常用于读写全部32位
    ControlRegisterBits bits; // 位域访问寄存器，用于操作特定位
};

// 假设这是一个特定的硬件寄存器地址
// 使用 volatile 关键字防止编译器对寄存器访问进行不当优化
// const 关键字表示这个指针本身不能被修改，但它指向的内容可以
volatile ControlRegister* const MY_CONTROL_REG = reinterpret_cast<volatile ControlRegister*>(0xDEADBEEF); // 示例地址

// 使用示例：
void setup_peripheral() {
    // 读取当前寄存器值，all成员会读取整个32位
    uint32_t current_value = MY_CONTROL_REG->all;

    // 修改特定位域
    MY_CONTROL_REG->bits.enable_feature_a = 1; // 启用特性A
    MY_CONTROL_REG->bits.mode_select = 2;      // 设置模式为2

    // 再次读取（可能被其他硬件改变，所以每次读取都是新鲜的）
    if (MY_CONTROL_REG->bits.status_flag_b) {
        // 处理状态，例如清除状态位或触发其他操作
        // MY_CONTROL_REG->bits.status_flag_b = 0; // 假设此位可写清零
    }

    // 也可以直接整体写入
    // MY_CONTROL_REG->all = 0x12345678;
}

volatile

bits.some_field

(reg_addr & (1 << BIT_POS))

struct

union

uint32_t

0x12345678

__builtin_bswap32

volatile

volatile

volatile

volatile

volatile

volatile

__attribute__((packed))

pragma pack(1)

union