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为什么程序能操控硬件?软件和硬件之间的桥梁是什么?一篇就够

2023-05-10    晓亮Albert
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计算机中的硬件,比如CPU、内存、外设等,都会被分配一个唯一的硬件地址。程序通过操作这些硬件地址,我们就能够控制计算机的各种硬件资源,也就是说,操控硬件其实就是和读写内存一样读写硬件的地址就可以达到目的。C语言中,我们可以使用指针来访问这些硬件地址,进而实现对硬件的直接控制。

对于单片机等嵌入式系统来说,硬件资源的控制显得尤为重要。在单片机中,每个外设都有对应的寄存器,每个寄存器都会被分配一个唯一的地址。通过直接访问这些寄存器的地址,我们就可以控制单片机的各个外设,实现各种嵌入式应用。比如在上面的例子中,我们就是通过直接控制单片机GPIO引脚的寄存器地址,来实现对LED灯的控制。

需要注意的是,在直接控制硬件的过程中,我们需要遵守一些硬件操作的规则。比如需要关注硬件地址的访问权限、数据类型的对齐方式等等。这些都是底层硬件操作的基础知识,也是C语言编程中需要掌握的重要内容。

在C语言中,我们可以通过使用特定的库函数或者直接操作硬件地址来控制硬件。比如,在单片机(MCU)中,我们可以通过操作寄存器或者GPIO(General Purpose Input/Output)来控制硬件,例如点亮一个LED。

下面我们以单片机点亮一个LED为例,假设我们需要通过单片机控制LED的亮灭,具体步骤如下:

  1. 首先,我们需要确定单片机的GPIO端口和引脚号,用于连接LED。
  2. 然后,我们需要设置GPIO的引脚为输出模式,这样我们才能将输出电压控制在引脚上,控制LED的亮灭。
  3. 接着,我们可以将GPIO的引脚输出高电平或低电平,来控制LED的亮灭。如果将引脚输出高电平,那么LED会亮起来;如果将引脚输出低电平,那么LED会熄灭。
  4. 最后,我们需要添加延时函数,以便我们能够看到LED的亮灭状态。否则,如果程序执行得太快,我们看不到LED的状态变化。

在C语言中,我们可以通过使用特定的库函数或者直接操作硬件地址来实现这些步骤。例如,使用STC89C52单片机,我们可以通过以下代码实现点亮LED的操作:

 

在这段代码中,我们通过定义LED连接的引脚号,然后将引脚输出高电平或低电平来控制LED的亮灭。其中,Delay()函数是一个延时函数,用于控制LED的闪烁频率。

上面代码中,LED = 0和 LED=1,这些代码其实就是在写LED对应的GPIO的寄存器bit,当给对应位写1时候,对应led引脚输出高电平,写0时,输出低电平,这样就实现了对硬件led亮灭的控制。

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