从51到ARM，这路怎么走？看看大神的回答，值得一看

有个tx问从51到ARM该怎么走？

很多人说：有51基础的人很容易入门ARM。我想说，坑爹啊，我就是51走过来的，看ARM几个月了，一点进展都没有，也不太知道从何入手，下面说下我的问题吧，我想也有很多人跟我一样遇上这些问题，所以希望大家仔细看看，并回复我一下，指条明道。
51都是有地址映射的（即SFR，特殊功能寄存器），在头文件reg52.h里面，不知道ARM有没有，且不知道如何调用。以STM32为例，官方有提供个固件库，也就是好几个文件夹和几十个文件，里面有会汇编写的，也有用C写的，貌似也有地址映射，貌似里面的地址映射语句不是像51里面用sfr来表示的，貌似是用#define来定义的，这边搞糊涂了。固件库中还包含了很多打包好的程序，比如说各种传输协议要用到的程序。但我的思维还停留在51，并且我不知道停留在51的这种思维是否是正确的：那就是，完全自己编码，除了sfr定义，包括很多包装好的函数，自己写出来才算学会。这种思维，不知道在ARM学习上是否同等适用，难道学ARM时上了个层次，就直接在别人打包好程序的基础上做产品了吗？必须强调，在上位机，PC软件方面，是得调用操作系统的很多函数、库，这个没办法，因为强大的PC界面及功能，如果底层驱动什么的都自己写的话会累死，而且不一定有成效。但ARM不同，不同在他比PC低一层次，但同时又高51一个层次，所以我纠结了。并且我现在不知何从入手，就算是将固件库搞明白也得花不少时间。但我觉得，如果让ARM点亮一个小LED，应该用不上那么多固件库或函数，只要能点亮个LED就行，这么低的要求，应该是用到很少的语句及配置程序，但网上所有的教程基本上首先就教你：如何调用所有的官方库。这无疑让初学者陷入泥潭，晕。
说得很乱，初学者就这样，我现在回头看看我之前学51时问的问题，也觉得那些问题很没逻辑。但请理解，如果有什么问得无厘头的地方，多多包含！


大神回复：


本来只是路过，写详细一点。

我看楼主浮躁得不得了。现在什么都不要做了，先去看几遍《不要做浮躁的嵌入式工程师》这篇文章，想清楚了，
再动手吧。

我做了个实例，不用ST的库来点LED，解答你的问题

我的 KeilMDK 3.5
我的STM32板子奋斗版是 ，IC 是 STM32F103VET6
调试工具 JLINK V8
LED 接在 PB5 ，高电平点亮

既然楼主说一定懂C语言了，那么对于下面我的问题，不查百度，完全靠自己，懂多少？然后查了百度之后又能懂多少？

（一）新建 keil 工程，IC选择 ST 公司的 STM32F103VE，keil提示是否copy 启动文件，选择是。

这里有问题问楼主，
你有没有读过这个启动头文件？ 51 也是同样的启动文件，51的那个启动文件有没有读过？你知道
头文件里面做了什么吗？ C语言真的从 main 函数开始吗？运行时库是什么？这些资料从
什么地方知道？keil编译器的行为？
（如果你说头文件是汇编的，没有必要看，那我当我没说）

例如启动文件里面有这么一句，我的问题是 __main 这个标号在哪里实现的，注意，这里肯定不是 main 函数
这里跳到哪里去了？还有个问题 [WEAK] 这里是什么意思？有什么用？？？？

Reset_Handler   PROC
                EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
                IMPORT  __main
                LDR     R0, =__main
                BX      R0


（二）新建一个 main.c 并且写一个 main函数，什么都不做，这和51一样了。

void main(void)
{
        while (1)
        {

        }
}

然后因为我需要调试，则设置jlink调试器，在项目属性里面 Debug 标签，Use J-LINK/J-TRACE ，然后到
utilities 标签，同样选择J-LINK /J-TRACK ，并且选择 Setting 按钮，里面的 Programming Algorithm
还是空的，表示keil 不知道目标是什么，我添加一个 STM32F10X High-density Flash ，问题，为什么是
High-desity ？依据是什么？？？
全部确认返回。

这个时候已经可以编译，开发板上电，已经可以下载仿真的，虽然程序什么都没有写

（三）既然硬件，仿真器，调试都准备好了，接着就开始写程序了。
我一直推荐新手花钱买学习板和仿真器，因为可以排除硬件的问题，让初学者集中精力去写程序，而不用怀疑
硬件有问题，这点很重要。

这阶段主要是看书，了解这个IC 的架构，了解指令集，了解寄存器（别跟我说你找不到这些资料？ .....）
Cortex-M3权威指南CnR2（电子书）.pdf
STM3210x参考手册.pdf
学习板原理图
博客，论坛等多个帖子，务必要对整个IC有个初步的了解。这个过程有点痛苦，但是值得花这个时间。

（四）开始写 LED
既然我们要操作 IO 口，当然就要看IO口相关的知识。打开 STM3210x参考手册.pdf ，我的目的只是操作 GPIO
所以我只需要将第五章看完就OK了。章节比较多，懒得看，根据一般的经验（楼主，你缺经验了吧？），不说多
就AVR 和 PIC 而已。操作IO一般是两个步骤，第一，操作IO控制寄存器，设置IO为输出，第二就是送数据。

那么很明显，只可能是 GPIOx_CRL  GPIOx_CRH ， GPIOx_ODR 三个寄存器会有想要
仔细阅读这几个寄存器的介绍后知道，GPIOx_CRL 是控制 PIN 0-7 的属性的，GPIOx_CRH 控制PIN 8-15，ODR寄存器
当然就是输出数据了，将数据送到这里就行了。

然后，这几个寄存器的地址是多少？首先看 stm32f103ve.pdf 这个是官方的datasheet、，看第四章， Mmeory Mapping
为什么看这章？会英文都能猜到吧？，看 PORTB 的地址是 0x40010C00 - 0x40010FFF ，这个就是基地址了。基地址
加上偏移量就能找到具体的寄存器。

例如我需要操作 GPIOB_CRL 的偏移为 00H ，（看STM3210x参考手册.pdf） ODR 寄存器的偏移为 0CH
那么很自然得出
GPIOB_CRL = 0x40010C00
GPIOB_ODR = 0x40010C0C

怎么验证我的结论正确？先看 keil 给的头文件 \Keil\ARM\INC\ST\STM32F10x\stm32f10x_map.h
#define PERIPH_BASE           ((u32)0x40000000)
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)

这样怎么算都能算出 0x40010C00 出来吧？？ODR 寄存器同理

为了点亮 LED ，我需要将 PB5 （也就是 GPIOB5）设置为输出，并且ODR相应的位写入 1 ，看资料得出 MODE5 是
bit 20 21 控制的，CNF5 是bit 22,23
MODE5应该设置 10（0x2) 选择 2MHZ 输出，CNF5 选择00（0x0），通用推挽模式，于是将这个值写入

(*volatile unsigned long)0x40010C00 = (2<<20) | (0<<22);  // 为简单起见，不管其他位了

楼主你是否能看懂这句C语言？？volatile 什么意思什么用？指针的本质是什么？为什么能这样用？2<<20 是什么
意思，为什么能这样用？楼主我真的不是为难你，嵌入式都这么写的，ST的头文件也是这么定义

同理，设置 ODR 寄存器
*(volatile unsigned long *)0x40010C0C = 1<<5;
*(volatile unsigned long *)0x40010C0C = 0;

STM32 没有SFR ，没有bit，没有sbit 的概念的了。是不是就不如 51 了？


下载运行，还不行，因为GPIOB 的CLK 没有使能，这时其实 GPIOB 是不能工作的，这是 STM32 特殊的地方，上电
默认外设的时钟都是关的，初学者没有注意这里，是可以原谅的，多看看书，多实践，多问问就是了。

找到问题的原因，则再 RCC_APB2ENR 设置，其中 BIT 3 就是 IOPBEN 是时钟使能位，同上，先找到 RCC_APB2ENR
的地址
#define PERIPH_BASE           ((u32)0x40000000)
#define AHBPERIPH_BASE        (PERIPH_BASE + 0x20000)
#define RCC_BASE              (AHBPERIPH_BASE + 0x1000)
RCC_APB2ENR 的偏移是 18H ，所以最终得到地址为 0x40021018，操作方法同上

*(volatile unsigned long *)0x40021018 |= 1<<3;


最终的点LED的程序就完成了。
void main(void)
{
        *(volatile unsigned long *)0x40021018 |= 1<<3;
        *(volatile unsigned long *)0x40010C00 = (2<<20) | (0<<22);
        *(volatile unsigned long *)0x40010C0C = 1<<5;
        while (1)
        {

        }
}
如果将寄存器做一个定义，则程序变成如下

#define RCC_APB2ENR *(volatile unsigned long *)0x40021018
#define GPIOB_CRL  *(volatile unsigned long *)0x40010C00
#define GPIOB_ODR *(volatile unsigned long *)0x40010C0C

void main(void)
{
        RCC_APB2ENR |= 1<<3;
        GPIOB_CRL = (2<<20) | (0<<22);
        GPIOB_ODR = 1<<5;
        while (1)
        {

        }
}

RCC_APB2ENR  RCC 是时钟寄存器 ， APB2 是外设2 ，ENR ，可以理解为 enable
GPIOB_CRL  GPIO B control 控制寄存器
GPIOB_ODR  GPIO(general purpose input output) B output data register 输出数据寄存器

都是有意义的名字，哪里难记了？？而且名字都来自 ST 的官方 datasheet、这个程序跟你用 51 写的程序我还真的
没看出差别有很大 .....

加入刚才的 GPIOB 寄存器，看看 ST 的官方库是怎么定义的，
\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\stm32f10x.h
用 UltraEdit 打开，搜索 GPIOB

#define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000)
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)

没错，和keil 里面是一模一样的。


typedef struct
{
  __IO uint32_t CRL;
  __IO uint32_t CRH;
  __IO uint32_t IDR;
  __IO uint32_t ODR;
  __IO uint32_t BSRR;
  __IO uint32_t BRR;
  __IO uint32_t LCKR;
} GPIO_TypeDef;

其中 __IO  的定义在 \Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport\core_cm3.h 为什么我知道在这个文件里面，因为我会
用 source insight ...

#define     __IO    volatile

__IO uint32_t CRL 其实就是 volatile uint32_t CRL

为什么用结构体？因为结构体的成员的地址分配（RAM中）是连续（不知道楼主是否懂得，这还是C语言的问题），
而 STM32 的一个模块的功能寄存器都是连续的，每个寄存器都是相当于 基地址加偏移，跟上面的理论一致

于是就有了结构体指针的用法
跟踪库函数的源代码，例如 GPIO 的 初始化函数
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)

以结构体指针的形式传递 IO 口 GPIO_TypeDef* GPIOx

访问 CRL 寄存器则用成员的形式 GPIOx->CRL;

不需要担心这样做的效率，因为都是地址，也就是指针，最终的效率是直接寄存器操作，效率是非常高的。

看不懂库函数，归根究底就是C语言功底不行。不要以为写过几行51就懂C语言了，远的很呢。

还有，STM 的库下载的时候包含了很多很多例子，库函数怎么使用在例子里面有很详细的介绍，不用写几行代码，
都是复制例子做实验，也很很容易的。

总结楼主的几个问题
1，ARM 没有SFR，也不需要，SFR 是51的关键字，没有理由 51 有 ARM 就要有。例如ACC，ARM 就没有，但是有
R0-R15 ，这些就是架构（architecture 的区别了）
2，STM32 的寄存器在官方头文件上面已经全部有定义了，上面已经阐述了。（你看不懂不代表没有吧？）
3，不带库函数的LED程序已经实现了。

想进步唯一的办法是多看书，多看代码，多写，多思考，少说话，楼主太浮躁了，反省一下吧。

Etual
2012-3-28