我对STM32所用位带操作宏的超详细剖析、优势分析及应用推广探索研究（持续更新，欢迎讨论交流）（转）
原文：http://www.openedv.com/forum.php?mod=viewthread&tid=274196&extra=page%3D6&page=1
我对原文的内容进行了二次整理
1.问题的抛出
在原子例程的sys.h中，使用宏定义建立了位带操作的基础，
使得操作IO端口可以像51一样实现位操作。
其实深入了解了位带操作的原理，几乎就可以实现对STM32所有外设寄存器的访问，
极端情况下，什么库函数版本，什么寄存器版本都可以不用，直接精准地操控所有寄存器的每一位的读写！！！
知道了STM32将所有外设寄存器的每一位都建立了位带别名区，
你只要再花一点点时间，彻底搞明白下面的三句宏定义，位带操作就都不在话下了：
#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))
2.分析问题
这三句是一环套一环的，
首先第一句：
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF000 0000)+0x200 0000+((addr &0xF FFFF)<<5)+(bitnum<<2))
这一句定义了位带存储地址的计算方法，
知道了寄存器的地址，以及我们关心的寄存器的某一比特位，就可以根据此计算方法算出其对应的别名区地址
这个计算公式不仅对外设寄存器对应的别名区计算有用，对用户SRAM对应的别名区一样适用。
addr & 0xF000 0000 只取绝对地址的最高4位，实际上是用来区分段的，是寄存器段还是SRAM段。
+0x200 0000（值为32M）是别名区相对位段区的地址偏移量，别名区在相应位段上方的32M处；
(addr &0xF FFFF)<<5) 位段地址膨胀32倍，左移5位即可；
(bitnum<<2)由于每1比特膨胀为32位，32位占用4个字节的存储位置，所以计算地址时要乘以4，左移2位即是；
然后是第二句
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
上一句计算出来的地址只是一个数值，要将它强制转化成一个地址（并且声明这个地址存储的是一个32位的long型变量）
用（unsigned long *)(addr) 即可，这样就成了一个真正的有血有肉的地址了。
前面再加一个*号，就可以访问这个地址得到其中的变量值了。
在C语言中，unsigned char *p; 定义p为一个指向unsigned char的地址指针；而 *p＝1；就是向这个指针指向的地址所存储的变量赋值为1了。
至于中间加一个volatile关键字，则指示编译器不要自作主张对此进行优化，必须每次老老实实地去直接访问这个地址！！！
第三句呢？毫无难度，就是以前两句宏为基础的结合
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
给定寄存器的绝对地址addr，以及我们关心的比特位号bitnum，
先用BITBAND宏算出别名区对应的地址值
再用MEM_ADDR宏去访问这个地址
3.简单总结
简单吧，这就是所有的位操作的奥秘了！！
有了这三句，你就可以完成所有的位操作，让我们举一个实例，比方说要置位GPIO A口的第9位，即让PA9输出高电平。
我们只须知道控制GPIO A的寄存器ODR的地址就行了，这个去查一下用户手册就行了，
一般手册上会给出两项，一是外设寄存器的基址，GPIOA的基址是0x4001 0800, 再找ODR，手册上一般给出其偏移量0C，
也就是说，GPIOA的ODR寄存器是0x4001 0800+0C＝0x4001 080C
什么？你不知道寄存器的地址怎么查？ 哈哈，早有人替你查好了，并且为你查好，定义了下列宏：
#define GPIOA_ODR_Addr (0x4001 0800+0C) //0x4001080C
并且一切为你着想，好事做到底，还定义了宏：
#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)
简单到你想置位GPIO A口的第9位，只须使用语句：PAout(9)＝1；就行了。
4.再次深入
怎么是这样的呢？因为有前面这些宏定义为基础，反正闲着没事儿，我就当一回编译器，把这句PAout(9)＝1一步步地编译出来，宏的展开就是一个替换的过程：
PAout(9)＝1；因为定义了PAout(n) 要替换成 BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)，所以展开成：BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,9)＝1；因为定义了BIT_ADDR(addr, bitnum) 要替换成 MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))，所以展开成：
MEM_ADDR(BITBAND(GPIOA_ODR_Addr, 9))＝1；因为定义了BIT_ADDR(addr, bitnum) 要替换成 MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))，所以展开成：
MEM_ADDR((GPIOA_ODR_Addr & 0xF0000000)+0x2000000+((GPIOA_ODR_Addr &0xFFFFF)<<5)+(9<<2))＝1；
最后一步，因为定义了MEM_ADDR(addr)要替换成 *((volatile unsigned long *)(addr))
所以展开成为如下的语句，不要晕倒哦，*((volatile unsigned long *)((GPIOA_ODR_Addr & 0xF0000000)+0x2000000+((GPIOA_ODR_Addr &0xFFFFF)<<5)+(9<<2)))＝1；
神奇吧？一句 PAout(9)＝1；与 *((volatile unsigned long *)((GPIOA_ODR_Addr & 0xF0000000)+0x2000000+((GPIOA_ODR_Addr &0xFFFFF)<<5)+(9<<2)))＝1；
是完全等效的。而这，就是宏定义的效能和魅力！
还有：因为定义了GPIOA_ODR_Addr就是(0x4001 0800+0C)，哦，等一下，我先算出数值来吧，GPIOA_ODR_Addr就是0x4001 080C，得到：
*((volatile unsigned long *)((0x4001 080C & 0xF0000000)+0x2000000+((0x4001 080C &0xFFFFF)<<5)+(9<<2)))＝1；
看着很长，其实有了具体数值，算出结果就短了：
解&运算符：得到*((volatile unsigned long *)(0x4000 0000 +0x200 0000+(0x0001 080C<<5)+(9<<2)))＝1；
即：*((volatile unsigned long *)(0x4200 0000 +(0x0001 080C<<5)+(9<<2)))＝1；
解移位运算符：9＝1001 经过<<2得到 100100 即0x24;
1 080C=0001 0000 1000 0000 1100经过<<5得到0010 0001 0000 0001 1000 0000 即0x21 0180
所以语句变成：*((volatile unsigned long *)(0x4200 0000 + 0x21 0180 + 0x24)＝1；
最后结果就是如下语句（以上这些过程都只是预编译器干的话，实际交付编译器的也就是下面这一句）：
*((volatile unsigned long *)(0x4221 01A4)＝1；
说成大白话，就是给0x4221 01A4这个地址中所存储的变量赋值为1.
（注意：这个变量是一个long型的，32位，占用从0x4221 01A4开始的连续4个存储单元）
但是ARM的设计师们并没有在物理上设计这些存储单元（也永远不允许这些存储单元实际存在！！！），取而代之的是设计了位映射机制：
凡是访问别名区域地址的操作，都被转换为访问其所映射对应的比特位，
*(0x4221 01A4)＝1的执行结果就是：GPIOA的ODR寄存器第9位＝1
除了可以操作STM32所有片上外设寄存器的每一比特位外，我们还可以操作SRAM区的每一比特位。因为，片上SRAM的全部，无一例外地都落在位带区。我们正常程序中声明的所有变量，因此也都被分配在这一个位带区。只要我们知道了变量的地址，也就可以通过其相应的别名区地址按比特访问。比如：我们可以将程序中用到的标志位集中定义到一个变量（8－32位均可）给这个变量分配一个固定地址的单元，然后在程序中按位来访问这些标志，这样可以提高软件的效率。
另外还要指出的是：虽然位段区的每一位都被映射到别名区膨胀到了32位，但这32位只是个名头而已，实际只有最低位有效。
对别名区的访问，是双向的：
对别名区的读：结果非0即1，反应的是对应位段的某一比特位的值。
对别名区的写：只有最低位有效，效果是将对应位段区的某一比特位置1或清0. 写入0和写入FE效果是完全一样的。
