C++ は組み込み開発において基盤となるハードウェアとどのように対話しますか?

組み込み開発では、C++ は以下を通じて基礎となるハードウェアと対話します。 ポインターおよびアドレスのアドレッシング: ハードウェアのレジスターおよびメモリー位置への直接アクセス。メモリ マップド I/O: ハードウェア レジスタをメモリ アドレス空間にマップし、標準 C++ コードを使用してレジスタを操作します。割り込み処理: ハードウェア割り込みイベントに適時に応答します。これらの対話を通じて、C++ は GPIO ピンの設定、シリアル ポート データの送信、タイマーの制御など、組み込みシステムを効率的に制御および操作できます。

C++ は、組み込み開発の基礎となるハードウェアと対話します

組み込み開発では、C++ はその効率的で低レベルの機能により広く使用されています。 C++ は、基盤となるハードウェアと直接対話することで、組み込みシステムを効率的に制御および操作できます。この記事では、組み込み開発における基盤となるハードウェアと対話する C++ のメカニズムを調査し、実際のケースを通じて説明します。

1. ポインタとアドレスのアドレッシング

C++ は、ポインタとアドレスを使用して基礎となるハードウェアに直接アクセスします。ポインタは特定のメモリ アドレスを指しますが、アドレス アドレス指定によりハードウェア レジスタおよびメモリ位置を直接変更できます。これにより、C++ で GPIO ピン、UART インターフェイス、タイマーなどの低レベルのハードウェア コンポーネントを操作できるようになります。

コード例:

// 定义 GPIO 引脚的指针
uint8_t *gpio_ptr = (uint8_t *)0x12345678;

// 设置 GPIO 引脚为高电平
*gpio_ptr |= 0x01 << 3;

2. メモリマップド I/O

メモリマップド I/O は、ハードウェア レジスタをメモリ アドレス空間にマップするテクノロジーです。これにより、標準の C++ コードは、ハードウェア レジスタを通常のメモリ位置であるかのようにアクセスして操作できるようになります。

コード例:

// 定义 UART 寄存器的内存映射地址
uint32_t *uart_base_addr = (uint32_t *)0x12345678;

// 发送字符到串口
uart_base_addr[0] = 'a';

3. 割り込み処理

割り込みは、CPU が現在実行中のタスクを一時停止し、イベントを処理するようにトリガーするイベントです。 C++ は、プログラムがハードウェア割り込みにタイムリーに応答できるようにする割り込み処理メカニズムを提供します。

コード例:

// 定义中断服务例程
void interrupt_handler() {
  // 处理中断事件
}

// 注册中断服务例程
IRQ_RegisterInterruptHandler(interrupt_handler);

実際のケース: LED ライトの点滅を制御

要件:

• マイクロコントローラー: STM32F103C8T6
• LED を GPIOA.5 ピンに接続

手順:

1. ポインタを使用して GPIOA.5 ピンを出力モードに設定します。
2. メモリマップドI/Oを使用してGPIOA.5レジスタを操作し、LEDの状態を切り替えます。
3. 割り込みタイマーを使用して、LED を定期的に点滅させます。

コード例:

#include <stm32f10x.h>

int main() {
  // 设置 GPIOA.5 引脚为输出模式
  GPIOA->CRL &= ~(GPIO_CRL_CNF5_0 | GPIO_CRL_CNF5_1);
  GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF5_1;

  // 使用内存映射 I/O 操作 GPIOA.5 寄存器
  GPIOA->ODR |= GPIO_ODR_ODR5;  // 打开 LED

  // 使用中断定时器定期触发 LED 闪烁
  TIM2->CR1 = TIM_CR1_CEN;  // 启动定时器
  TIM2->ARR = 500;  // 设置闪烁周期为 500 毫秒
  TIM2->DIER |= TIM_DIER_UIE;  // 启用更新中断

  // 进入无限循环以保持程序运行
  while (1) {}
}

// 中断服务例程
void TIM2_IRQHandler() {
  // 处理中断事件（切换 LED 状态）
  GPIOA->ODR ^= GPIO_ODR_ODR5;

  // 清除中断标志位
  TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF;
}

結論:

ポインター、メモリ マップされた I/O、および割り込み処理を活用することにより、C++ は組み込み開発の基礎となるハードウェアと効率的に対話できます。この相互作用により、プログラムがハードウェア コンポーネントを直接制御および操作できるようになり、組み込みシステムに必要なパフォーマンスと機能が実現されます。

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