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。

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）：

地址	数据（字节值）
0x00	0x12
0x01	0x34
0x02	0x56
0x03	0x78

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）：

地址	数据（字节值）
0x00	0x78
0x01	0x56
0x02	0x34
0x03	0x12

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。