【ARM 嵌入式 C 入门及渐进11 -- 确保数据写入寄存器】

背景

在ARM架构中，要确保通过write函数写入的数据真正地被写入到寄存器中，需要考虑几个方面：

1. 内存障碍（Memory Barrier）： 使用内存障碍指令来确保之前的所有内存操作完成后再执行后续的指令。

2. 对齐访问： 确保写入的地址是32位对齐的，因为write32是为了写入32位（4字节）数据而设计的。

3. 缓存一致性： 如果操作的寄存器地址被缓存了，那么你可能需要确保缓存与主存之间的一致性。

4. 写缓冲区： 确保任何写入操作都逃过了处理器的写缓冲区并且真正地应用到了内存或寄存器中。

下面将详细介绍如何确保write32将数据写入到寄存器中：

1. 内存障碍

ARM提供了几种内存障碍指令，例如DSB（Data Synchronization Barrier）和DMB（Data Memory Barrier）。这些指令确保在障碍指令之前的所有存储操作完成后，才开始执行之后的指令。

#define write32(addr, val) (*(volatile uint32_t *)(addr) = (val)) 
#define DSB() __asm__ __volatile__ ("dsb" : : : "memory") 
#define ISB() __asm__ __volatile__ ("isb" : : : "memory") 

void write32_sync(uintptr_t addr, uint32_t value) 
{
	 write32(addr, value); 
	 DSB(); // 确保写操作完成 
	 ISB(); // 确保后续的指令执行在DSB之后 
}
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2. 对齐访问

虽然大多数现代ARM处理器支持非对齐的内存访问，但为了最佳性能和兼容性，在32位的架构中应确保写入的地址是32位对齐的，即地址是4的倍数。

3. 缓存一致性

如果你正在写入的寄存器或内存区域可能会被CPU缓存，那么在写入之前，可能需要确保之前的任何缓存行都被刷新。在ARM架构中，可以使用CP15协处理器相关的指令来管理和维护缓存。

4. 写缓冲区

现代处理器通常使用写缓冲区来提高内存写入操作的效率。当通过write32写入寄存器时，通常认为这种写入是对设备的操作，而设备寄存器并不应该被缓冲。因此，声明地址为volatile是重要的，这可以避免编译器优化而延迟写入操作。在函数中使用DSB可以确保写缓冲区被刷新，并且所有写入已经完成。

总的来说，编写write32函数时要使用volatile关键字来防止编译器优化，并在写入后使用合适的内存障碍指令以确保操作的顺序和完成。请记住，具体的操作可能会因ARM处理器的不同型号而异。你应该查阅特定处理器的技术参考手册以获取详细信息，并按照给定的建议实现对应的功能。

参考：
【ARM 常见汇编指令学习 8 - dsb sy 指令及 dsb 参数介绍】

关于 ISB/DSB/DMB 的具体介绍见：ARM Cache 系列文章 5 – 内存屏障ISB/DSB/DMB