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。

    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。

    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 v0 U; m" C  `4 R+ v+ c; h
    官方给出了如下相应的计算公式：

AliasAddr
＝0x42000000+((A‐0x40000000)*8+n)*4
＝0x42000000+ (A‐0x40000000)*32 + n*4
  F; g5 z- i: z& p- k+ ?
# R  s6 N; j( ?! J- D6 E4 p; H; 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。
5 q* P4 J+ Z1 h. O/ }: C, d* C
    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。
9 B* F/ p! u$ W. U4 @
4 T& [4 O; ]$ m$ o  {' _    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：

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
( ]- F9 @% R/ v# g6 \8 i#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *(addr))                                                                       
) c& }/ ?1 K3 l$ P$ d#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
  I  c4 N" b3 B" s, A; w
    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。

  L8 ~: t' x8 S) g& T' T    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。
) Z9 Q2 l" G& L, X
举个例子

0 z0 }2 ?4 E7 I9 p! b3 c# k    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？

. B# [$ B7 [# Q+ h# define ADDR 0x00000001
8 N9 ]- T1 r: Z6 \*(int *)ADDR = 1;
$ L" z0 u! C! [* E
8 ^" e' e( X  B0 Z: c7 x    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。

$ s3 B/ p) |. P找国产替代芯片，上道合顺大数据
3 B7 r: u: o: f! o

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