【嵌入式C语言】位带操作

位带操作实现了通过普通的加载/存储等指令对单一的1bit进行读写的功能。也就是说把1bit膨胀为32bit的字来操作（位带操作就是用一个地址代表一个比特，正常来说一个地址代表的是32bit，一次性操作的也是32bit）。

比如：

#define LED0 PBout(1) //其中 PBout(1)是位带操作

我们直接

LED0 = 1;

通过这个位带操作直接将IO口PB1置为了高电平，也就是通过位带操作直接改变了某一bit的值。

而普通的操作比如

int a = 1;

是将a所代表的内存最低位置为1，其余31bit置为0，这是直接操作了32bit内存。

CM3在两个区实现了位带

1. SRAM区的低1M字节：

        位带区                0x2000 0000 ~ 0x200F FFFC

        对应别名区         0x2200 0000 ~ 0x23FF FFFC

2. 片上外设低1M字节：

        位带区                0x4000 0000 ~ 0x400F FFFC

        对应别名区         0x4200 0000 ~ 0x43FF FFFC

下面通过0x40000000的8个bit举例说明位带区和别名区的关系

位带区		别名区
0x4000 0000       bit1	→	0x4000 0000
0x4000 0000       bit2	→	0x4000 0004
···	→	···
0x4000 0000       bit8	→	0x4000 001C

通过表格可以看到，位带区的一个bit对应别名区的1个字即32bit，位带区每移动一个bit，别名区移动一个字。因为位带操作是用32bit来操作1bit，而每一个地址代表了8bit，所以别名区地址每次移动（32 / 8）。这就是通过别名区把位带区的1个bit膨胀为32bit。

别名区地址的求解公式如下

别名区地址 = 别名区基址 + （（位带区地址 - 位带区基址）* 8 + bit位） * 4

通过一段代码实例来深入理解

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000) + 0x20000000 + \
                              ((addr & 0xFFFFF) << 5) + (bitnum << 2))
//addr & 0xFFFFF相当于　addr - 位带基址
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
#define GPIOA_ODR_Addr 0x40020014   //GPIOA的输出寄存器地址
#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIO_ODR_Addr, n)

//代码参考正点原子《STM32F429开发指南-HAL库版本_V1.1》

下面就可以通过

PAout(1) = 1;

直接将GPIOA的bit1置1，即引脚PA1置1.

参考《Cortex M3与M4权威指南》《STM32F429开发指南-HAL库版本》