STM32开发中的位运算以及位带操作

infinigo

7 v. r# \4 Z- S$ n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。



& J9 K7 k0 ?2 v( `) M4 f( }6 h7 s7 q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。
+ g8 D. n" O! Y2 l9 c  j" ]
官方给出了如下相应的计算公式：

AliasAddr
* h5 d* O/ i. q
2 w; L5 {% k+ N＝0x42000000+((A‐0x40000000)*8+n)*4
. M/ q# o. B9 x) t9 s
＝0x42000000+ (A‐0x40000000)*32 + n*4
5 o$ D) V1 d. n9 [: m
! E7 @3 I9 b) s' \6 o5 I! z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。
2 Q- I1 X1 f7 j; U( Q. c3 _7 q
4 f: d2 r$ W+ h* q0x42000000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。
4 y; b( H7 g# y6 @2 |
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))
5 c9 S7 x$ ~! z
, a1 M0 \1 V9 J! @, @5 A8 k- C#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *(addr))

( ?1 C8 p( Y: \7 z% q) X( Y#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
7 h3 U# H$ P+ E: }
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。
( c+ E# D5 R0 |3 G& X; |
( S$ u  h- G4 y. v1 O2 l0 Q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。
, C5 p- K+ u" n; O2 S8 `
, u  p' y5 S' p9 f举个例子
7 W( s  c: Q- d! m8 P
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？
: n* o1 O# X6 c' w4 p7 q) Q* T; V
# define ADDR 0x00000001
. l. s& Q7 Z* K  w/ m
*(int *)ADDR = 1;
2 o* A( [: Y6 J1 ~3 S* a
& L2 Y& u/ o) `# {  L; L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。
3 J' J; b- l0 N
, W5 J1 W8 v& R  j% B$ g$ J6 U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。


3 U; u0 ]0 ]1 B6 v- V' F& d' p
9 Z2 i+ F  V- s. y# C) a0 F2 d
* d9 n2 ~+ P4 C9 k* t! L

rergr

很详细，很适合后面的使用