STM32开发中的位运算以及位带操作

infinigo

9 i& _( [2 N, ]' q7 l
为了像51单片机一样能够对某个管脚单独操作，引入了位带操作这样的操作机制。

* ^9 J+ t/ T; Q- ^+ Z0 @如下图，位带（Bit band）区就是就是你想单独操作的IO的区域，比如PA１、PA２。而位带别名区就是你给每一位重新起了个名字的那一片地址区域。可以看下表，M3内核存储器映射表，你能看到1M内存的BitBand区，还有与之对应的32M内存的BitBand别名区，因为你将每一位膨胀成为了一个32位的地址，所以相应的别名区的内存也会是位带区的32倍。
4 L' f5 v# E! y8 Q- A% Z) E
, H4 j  f8 I  r6 G0 b1 Q& u- v

想进行位带操作，应该先去找该位对应的别名区的地址，找到了这个地址，对这个地址进行操作，那么实际上也就是对该位进行操作了。

官方给出了如下相应的计算公式：

4 [$ w% P) F+ e! H6 R' F/ y! [AliasAddr

: S+ H, P6 P7 V＝0x42000000+((A‐0x40000000)*8+n)*4
& k  z3 P4 \$ w3 H) }! Y2 H2 {
" ]1 P! c, f8 @% n5 s5 N& N' \＝0x42000000+ (A‐0x40000000)*32 + n*4

) X1 u) p9 P2 `- J* N3 G其中，AliasAddr是别名区的地址，A是GPIOA->ODR的地址，n是该端口的上的某一位。

8 M8 t% E& r( J0x42000000是位带别名区域的起始地址，A是输出数据寄存器GPIOA->ODR的地址，A的地址先减去位带区基地址，得到的是相对于位带区基地址的偏移地址，那么膨胀之后还是一个偏移地址，是相对于位带别名区基地址的偏移量，加上位带别名区域基地址，就得到了其对应的别名区地址。
" f5 y, [# m  v" a+ Q
) u& I- H; V  x1 C9 V1 Y: Y多数情况下，大家见到的代码，应该是以下这个样子，一共分为三步：
8 m& k. w7 e, R+ ?
3 ?3 [5 I' x4 K#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
6 x2 n& n1 k* X5 o6 W3 m, {7 [  n
. s5 u8 B  P- q/ t#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *(addr))

#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
7 w) `: l# T$ v' d6 V  T
, M- S3 j6 G  @4 G3 J) M& W& d! P第一步，就是我们上面分析的，得到位带别名区域的32位地址。
# ]0 W, n$ Y6 t: w/ t9 T5 }
: d. X' x! ?* K! S第二步，就是将第一步得到的32位地址，给转换成一个指针变量，并且操作这个地址里的值，唯一的区别，就是由于安全的考虑，多加了一个volatile 这样的关键字。

举个例子
  I! F( s. Q% m! Y" o& l) @
如下，想直接访问0x00000001这个地址，并且给这个地址写1，该怎么做呢？

# define ADDR 0x00000001
5 I3 L9 m3 M- o* p. V, ^; V
6 q4 G- g3 d8 u7 g% X' E6 M*(int *)ADDR = 1;

- f# e' c' ~7 Y- |6 R第三步，就是将前两部，结合在一起，根据传入的addr和bit计算得到32位的地址，然后强制类型转换，使得我们可以去操作这个地址里的值。

提示：bitnum<<2相当于bitnum2乘以4，位运算相关文章:C语言操作寄存器的常见手法，实际上在计算机底层乘法也是基于位运算实现的。


% s# M+ I1 ~$ t" l) j3 S
+ K4 t0 W1 n3 X! ^" a& E

rergr

很详细，很适合后面的使用