嵌入式系统-SFR寄存器

什么是SFR寄存器?

SFR全称为Special Function Registers，即特殊功能寄存器。在嵌入式系统中，控制芯片外设时，常常需要对特殊功能寄存器进行读写操作。这些寄存器通常位于特定的地址上，保存着一些特定的控制参数，如时钟频率、IO口控制、中断控制等等。

SFR寄存器的分类

SFR寄存器可以分为以下几类：

控制寄存器

控制寄存器用于控制芯片的各种选项。这些寄存器通常包含几个二进制位，每个位的状态决定了一些芯片选项的开/关状态。以MCS-51单片机为例，P1CON是一个控制寄存器，用于控制P1口的一些选项。

sbit P10 = P1^0; // 定义P1.0引脚
sbit P11 = P1^1; // 定义P1.1引脚

void main()
{
    P1CON = 0x02; // P1口的第0、1引脚为推挽输出模式
    P10 = 1; // 将P1.0设为高电平
    P11 = 0; // 将P1.1设为低电平
}

数据寄存器

数据寄存器用于存储芯片的数据。这些寄存器通常有固定的长度和地址范围。例如，32位MCU的数据寄存器通常是32位的。

状态寄存器

状态寄存器用于存储芯片的状态信息。这些寄存器通常包含一个或多个二进制位，每个位的状态表示芯片的某个状态。例如，MCS-51单片机的PSW寄存器用于存储芯片的各种状态信息。

unsigned char a = 0x55;
unsigned char b = 0xAA;

void main()
{
    a &= b; // 将a和b按位与，结果为0x00
    if (a == 0) // 判断a是否为0
        PSW &= ~0x01; // 将PSW的最低位清零
}

如何操作SFR寄存器?

在C语言中，可以使用sfr、sbit等关键字来对SFR寄存器进行操作。

sfr关键字

sfr关键字可以用于定义SFR寄存器的变量名、地址和长度等。例如，定义一个32位的SFR寄存器变量可以使用以下语法：

sfr SFR_VAR = 0x12345678;

sbit关键字

sbit关键字可以用于定义SFR寄存器的各个位，使得对这些位的访问更加方便。例如，P1口有8个引脚，可以使用以下语法定义这些引脚：

sbit P10 = P1^0;
sbit P11 = P1^1;
sbit P12 = P1^2;
sbit P13 = P1^3;
sbit P14 = P1^4;
sbit P15 = P1^5;
sbit P16 = P1^6;
sbit P17 = P1^7;

注意每个位的编号为0到7。

SFR寄存器的应用

SFR寄存器在嵌入式系统中具有非常广泛的应用。常见的应用包括时钟控制、IO口控制、中断控制等等。以MCS-51单片机为例，以下代码实现了一个LED闪烁的功能：

sbit P10 = P1^0; // 定义P1.0引脚为LED

void main()
{
    unsigned int i;
    
    P1CON = 0x00; // P1口全部为通用IO口
    for (;;) 
    {
        P10 = 1; // 将LED点亮
        for (i = 0; i < 10000; i++); // 延时
        P10 = 0; // 将LED熄灭
        for (i = 0; i < 10000; i++); // 延时
    }
}

在以上代码中，P1CON寄存器用于设置P1口的功能模式，P10用于控制LED的点亮和熄灭，i用于实现简单的延时功能。

总结

SFR寄存器是嵌入式系统中的特殊功能寄存器，用于控制芯片的各种选项、存储芯片的数据和状态信息。在嵌入式系统中，通常需要对SFR寄存器进行读写操作。C语言提供了sfr、sbit等关键字可以方便地操作SFR寄存器。在嵌入式系统中，SFR寄存器具有非常广泛的应用，包括时钟控制、IO口控制、中断控制等等。