嵌入式知识点总结 ARM体系与架构 专题提升(四)-编程

 针对于嵌入式软件杂乱的知识点总结起来，提供给读者学习复习对下述内容的强化。

目录

1.嵌人式编程中，什么是大端?什么是小端 ?

2.如何判断计算机处理器是大端，还是小端 ?

3.如何进行大小端的转换 ?

4.如何对绝对地址0x100000赋值?

1.嵌人式编程中，什么是大端?什么是小端 ?

在嵌入式编程中，大端和小端是字节序（Byte Order）的概念，用于描述多字节数据在内存中的存储方式。

大端存储是指将数据的高字节存储在低地址，低字节存储在高地址的一种方式。

假设有一个32位整数 0x12345678，在内存中的存储方式如下（地址从小到大）：

特点：数据从高字节到低字节依次存储。

小端存储是指将数据的低字节存储在低地址，高字节存储在高地址的一种方式。

同样的32位整数 0x12345678，在内存中的存储方式如下（地址从小到大）：

特点：数据从低字节到高字节依次存储。

大端：

通常用于网络传输（网络字节序）。

更符合人类阅读习惯（从高位到低位）。

小端：

大多数嵌入式设备和PC（如Intel、ARM）采用小端存储。

存储和访问数据时效率更高（低地址直接存储低字节）。

2.如何判断计算机处理器是大端，还是小端 ?

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;  // 一个32位整数
    unsigned char *ptr = (unsigned char *)&x; // 取x的地址并转为字节指针

    if (*ptr == 0x78) {
        printf("Little-Endian (小端模式)\n");
    } else if (*ptr == 0x12) {
        printf("Big-Endian (大端模式)\n");
    } else {
        printf("Unknown Byte Order\n");
    }

    return 0;
}

如果输出Little-Endian (小端模式)，说明低字节存储在低地址（小端）。

如果输出Big-Endian (大端模式)，说明高字节存储在低地址（大端）。

补充：*ptr存的起始地址嘛

3.如何进行大小端的转换 ?

大小端的转换是指在内存中交换数据的字节顺序，将大端存储格式转换为小端存储格式，或反之。这通常用于跨平台数据通信、存储格式兼容性处理等场景。

通过按位操作手动调整字节顺序。

#include <stdio.h>

unsigned int swap_endian(unsigned int x) {
    return ((x & 0xFF000000) >> 24) | // 高8位 -> 低8位
           ((x & 0x00FF0000) >> 8)  | // 次高8位 -> 次低8位
           ((x & 0x0000FF00) << 8)  | // 次低8位 -> 次高8位
           ((x & 0x000000FF) << 24);  // 低8位 -> 高8位
}

int main() {
    unsigned int x = 0x12345678;
    unsigned int y = swap_endian(x);
    printf("Original: 0x%x\n", x);
    printf("Converted: 0x%x\n", y);
    return 0;
}

Original: 0x12345678
Converted: 0x78563412

4.如何对绝对地址0x100000赋值?

通过将绝对地址类型转换为指针并进行解引用，可以对该地址赋值。

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int *addr = (unsigned int *)0x100000; // 将绝对地址0x100000转为指针
    *addr = 0x12345678;                            // 向地址写入值
    printf("Value at 0x100000: 0x%x\n", *addr);    // 打印地址中的值
    return 0;
}

地址合法性：

需要确保 0x100000 是有效的内存地址。

该地址可能位于特定设备寄存器区域（如外设地址）或已映射的内存区域。

使用无效地址会导致段错误 (Segmentation Fault) 或异常。

访问权限：

确保程序有权访问该地址，某些地址可能需要特定的权限（如特权模式下的访问）。

编译器优化：

某些编译器可能会优化掉对特定地址的操作。如果是硬件相关的地址访问，建议将指针声明为 volatile，以防止编译器优化。

volatile unsigned int *addr = (unsigned int *)0x100000;

操作系统影响：

在裸机（无操作系统）开发环境中，直接访问绝对地址通常是可行的。

在操作系统（如 Linux）中，用户态程序无法直接访问绝对物理地址，需通过内核驱动或内存映射接口（如 mmap）实现。

如果是在 Linux 用户态下操作绝对地址，可以使用 mmap 进行内存映射。

#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#define PHYS_ADDR 0x100000  // 物理地址
#define MAP_SIZE  0x1000    // 映射大小

int main() {
    int fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC); // 打开物理内存设备
    if (fd < 0) {
        perror("open /dev/mem failed");
        return -1;
    }

    void *mapped_addr = mmap(NULL, MAP_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, PHYS_ADDR);
    if (mapped_addr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap failed");
        close(fd);
        return -1;
    }

    volatile unsigned int *addr = (unsigned int *)mapped_addr;
    *addr = 0x12345678; // 写入值
    printf("Value at 0x100000: 0x%x\n", *addr);

    munmap(mapped_addr, MAP_SIZE); // 解除映射
    close(fd);
    return 0;
}

在裸机开发中，直接使用指针操作即可对绝对地址赋值。

在操作系统中，需要通过内核支持（如 /dev/mem 和 mmap）访问物理地址。

对硬件地址操作时，请确保地址的合法性和访问权限，并根据需要使用 volatile 关键字防止优化。