STM32开发中的位运算以及位带操作

infinigo

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。
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: ]' y: p- A3 \; F% |9 b# ?5 Y    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。

$ E: ~& c" r2 \! b    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。
5 G2 Q) @& g/ W9 h' t& g* x8 d
    官方给出了如下相应的计算公式：

. X) Z! X. n. S0 u7 h; rAliasAddr
: U" H( R; e1 N1 X" t$ n; V＝0x42000000+((A‐0x40000000)*8+n)*4
＝0x42000000+ (A‐0x40000000)*32 + n*4
. t* T" C# }5 d, l2 `
. O; G$ \. A- g1 m; Y! |    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。
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2 K& S9 f) U0 l) L, m    0x42000000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。
. j0 U8 I8 q1 s& g" T
  A; c9 D% N; p- k    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：
  T% |! z, ]! \4 G
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *(addr))                                                                       
#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
% B  ?. H& q% f$ M
    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。
* r, |5 v- K, W% a
    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。
0 d8 ~2 D6 h2 e. e1 U9 k$ b/ f
举个例子

    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？
1 K  Z4 Q/ i9 Y1 a& N7 w
# define ADDR 0x00000001
*(int *)ADDR = 1;

1 K3 p6 {% U# M( e+ V9 [6 e    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。
2 @1 `1 h: k% k4 e
    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。

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muzitongxue

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