STM32的位操作的方法

STM32 之位带操作

Cortex-M3 支持了位操作后，可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。
　　在 CM3 支持的位带中，有两个区中实现了位带。

　　其中一个是 SRAM 区的最低 1MB 范围， 0x20000000 ‐ 0x200FFFFF（SRAM 区中的最低 1MB）；

　　第二个则是片内外设区的最低 1MB范围， 0x40000000 ‐ 0x400FFFFF（片上外设区中的最低 1MB）。

　　这两个区中的地址除了可以像普通的 RAM 一样使用外，它们还都有自己的“位带别名区”，位带别名区把每个比特膨胀成一个 32 位的字。当你通过位带别名区访问这些字时，就可以达到访问原始比特的目的。

　　CM3 使用如下术语来表示位带存储的相关地址

　　* 位带区： 支持位带操作的地址区

　　* 位带别名： 对别名地址的访问最终作用到位带区的访问上（注意：这中间有一个地址映射过程）

　　位带区中的每个比特都映射到别名地址区的一个字 —— 这是只有 LSB 有效的字（位带别名区的字只有 最低位 有意义）。

　　对于SRAM中的某个比特，

　　该比特在位带别名区的地址：

AliasAddr = 0x22000000 + ((A‐0x20000000)*8+n)*4

　 　 = 0x22000000 + (A‐0x20000000)*32 + n*4　

对于片上外设位带区的某个比特，

　　该比特在位带别名区的地址：

AliasAddr = 0x42000000 + ((A‐0x40000000)*8+n)*4

　 = 0x42000000 + (A‐0x40000000)*32 + n*4　

　其中 A 为该比特所在的字节的地址，0 <= n <= 7

“*4”表示一个字为 4 个字节，“*8”表示一个字节中有 8 个 特。

当然，位带操作并不只限于以字为单位的传送。亦可以按半字和字节为单位传送。 　

　　位带操作有很多好处，其中重要的一项就是，在多任务系统中，用于实现共享资源在任务间的“互锁”访问。多任务的共享资源必须满足一次只有一个任务访问它——亦即所谓的“原子操作”。

　　在 C 语言中使用位带操作

　　在 C编译器中并没有直接支持位带操作。比如，C 编译器并不知道对于同一块内存，能够使用不同的地址来访问，也不知道对位带别名区的访问只对 LSB 有效。

　　欲在 C中使用位带操作，最简单的做法就是#define 一个位带别名区的地址。例如：

　　　　#define DEVICE_REG0 ((volatile unsigned long *) (0x40000000))

　　　　#define DEVICE_REG0_BIT0 ((volatile unsigned long *) (0x42000000))

　　　　#define DEVICE_REG0_BIT1 ((volatile unsigned long *) (0x42000004))

　　　　...

　　　　*DEVICE_REG0 = 0xAB;　　　　　　　　//使用正常地址访问寄存器

　 　*DEVICE_REG0_BIT1 = 0x1; // 通过位带别名地址设置 bit1

　　还可以更简化：

　　　　//把“位带地址＋位序号” 转换成别名地址的宏

　　　　#define BITBAND(addr, bitnum)((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr & 0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))　　
　　　　//把该地址转换成一个指针

　　　　#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *) (addr))

　　　　于是：

　　　　MEM_ADDR(DEVICE_REG0) = 0xAB; 　//使用正常地址访问寄存器 　　

　　　　MEM_ADDR(BITBAND(DEVICE_REG0,1)) = 0x1;　 //使用位带别名地址

　　注意：当你使用位带功能时，要访问的变量必须用 volatile 来定义。因为 C 编译器并不知道同一个比特可以有两个地址。所以就要通过 volatile，使得编译器每次都如实地把新数值写入存储器，而不再会出于优化的考虑 ，在中途使用寄存器来操作数据的复本，直到最后才把复本写回。

　　　在 GCC和 RealView MDK (即 Keil) 开发工具中，允许定义变量时手工指定其地址。如：

　　　volatile unsigned long bbVarAry[7]__attribute__(( at(0x20003014) ));

　　 　volatile unsigned long* const pbbaVar= (void*)(0x22000000+0x3014*8*4);

　　 　// 在 long*后面的“const”通知编译器：该指针不能再被修改而指向其它地址。

　　 　// 注意：at()中的地址必须对齐到4 字节边界。

　　这样，就在0x20003014处分配了7个字，共得到了32*7=224 个比特。

　　再使用这些比特时，可以通过如下的的形式：

　　　 pbbaVar[136]=1; //置位第 136号比特

　　不过这有个局限：编译器无法检查是否下标越界。

　　那为什么不定义成“ baVarAry[224]“ 的数组呢？

　　这也是一个编译器的局限：它不知道这个数组其实就是 bbVarAry[7]，从而在计算程序对内存的占用量上，会平白无故地多计入224*4个字节。

　　对于指针义，为每个需要使用的比特取一个字面值的名字，在下标中只使用字面值名字，不再写真实的数字，就可以极大程度地避免数组越界。

　　请注意：在定义这“两个”变量时，前面加上了“volatile”。如果不再使用bbVarAry 来访问这些比特，而仅仅使用位带别名的形式访问时，这两个 volatile 均不再需要。

Cortex?-M3将片内外设和SRAM都做了位映射。=====这么处理，单片机就无法直接支持4G字节内存。哈。

（08年，笔记本电脑正在4G内存热炒，也来凑个热闹）

SRAM空间2000...映射到2200...
实际上，为片内SRAM仅保留了2000,0000-200f,ffff。
Cortex?-M3仅保留1Mbyte空间，马马虎虎====要知道，受到07年的飞身直落，08年的DDR2仅相当于1M折合1元人民币！（不好意思，又来了。20080313Hy512MDDR2-667仅58元人民币--板上8颗芯片？每颗芯片64Mbyte不到8元？实际上DDR芯片非存储部分占用了相当大面积，近乎一半，不能简单除法。内存与逻辑生产工艺也不相同。片内SRAM相当占面积，更不要提主流CPU内的高速缓存RAM......）


闲话少说，言归正传：
0x20000000bit0对应0x22000000
0x20000000bit1对应0x22000004
0x20000000bit2对应0x22000008
......
0x200fffffbit15对应0x23fffffc呵呵


由于32位系统，一次处理4个字节比较直观；所以，总是把4个字节一起处理；于是，字节地址0123就被一

次性处理掉了；总之，地址没有123那样连续，而是0,4,8,c,0这样蹦蹦跳跳。
=======为每一个bit分配一个“32bitMCU可以方便处理的地址”，需要占用32倍地址空间。


因此，嗯，是这样的，地址的计算公式，稍微复杂了点：
bit_word_addr=bit_band_base+(byte_offsetx32)+(bit_number×4)

SRAM
22000000加上偏移
SRAM_BB_BASE

voidget_bit(u8db8)
{
vu32VarAddr;
VarAddr=(u32)&db8;
VarAddr=(0x22000000|((VarAddr-0x20000000)<<5));
bit0=(*(vu8*)VarAddr);//VarAddr+=4;
......

}


特殊功能寄存器：
42000000加上偏移
PERIPH_BB_BASE

#include"stm32f10x_map.h"

#defineBIT_11
#defineBIT_22
#defineBIT_33
#defineBIT_44
#defineBIT_55

#defineIO_ODR0x0c

#defineIO_OUT(a,b)(*(vu8*)(PERIPH_BB_BASE|((a-PERIPH_BASE+IO_ODR)<<5)+(b<<2)))

#definebitXIO_OUT(GPIOD,BIT_Pin_3)
========bitX仅仅负责输出哦！ODR可以输出0,也可以输出1。IDR才能输入，读取。还有BSRR,BRR，根据需要取用。

或者干脆

//C9C40011000ODRCbit9
//4222000018024
#definedd0(*(vu8*)0x422201A4)
//看明白了么？

dd0=1;


bitX=1;

bitX=0;

哈

在STM的官方的固件库下面有个Examples里有个CortexM3文件夹，Example1给出了bitbanding详解的使用描述。


偏移用的基地址都是固定的
#defineRAM_BASE0x20000000
#defineRAM_BB_BASE0x22000000

三个对位操作的宏定义，清零、置位、读位：
#defineVar_ResetBit_BB(VarAddr,BitNumber)
(*(vu32*)(RAM_BB_BASE|((VarAddr-RAM_BASE)<<5)|RAM_BB_BASE|((BitNumber)<<2))=0)

#defineVar_SetBit_BB(VarAddr,BitNumber)
(*(vu32*)(RAM_BB_BASE|((VarAddr-RAM_BASE)<<5)|RAM_BB_BASE|((BitNumber)<<2))=1)

#defineVar_GetBit_BB(VarAddr,BitNumber)
(*(vu32*)(RAM_BB_BASE|((VarAddr-RAM_BASE)<<5)|RAM_BB_BASE|((BitNumber)<<2)))



使用方法：
/*Amappingformulashowshowtoreferenceeachwordinthealiasregiontoacorrespondingbitinthebit-bandregion.Themappingformulais:
bit_word_addr=bit_band_base+(byte_offsetx32)+(bit_numberx4)

where:
-bit_word_addr:istheaddressofthewordinthealiasmemoryregionthatmapstothetargetedbit.
-bit_band_baseisthestartingaddressofthealiasregion
-byte_offsetisthenumberofthebyteinthebit-bandregionthatcontainsthetargetedbit
-bit_numberisthebitposition(0-31)ofthetargetedbit*/

/*Getthevariableaddress--------------------------------------------------*/
VarAddr=(u32)&Var;

/*Modifyvariablebitusingbit-bandaccess---------------------------------*/
/*ModifyVarvariablebit0-----------------------------------------------*/
Var_ResetBit_BB(VarAddr,0);/*Var=0x00005AA4*/
Var_SetBit_BB(VarAddr,0);/*Var=0x00005AA5*/

/*ModifyVarvariablebit11-----------------------------------------------*/
Var_ResetBit_BB(VarAddr,11);/*Var=0x000052A5*/
/*GetVarvariablebit11value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,11);/*VarBitValue=0x00000000*/

Var_SetBit_BB(VarAddr,11);/*Var=0x00005AA5*/
/*GetVarvariablebit11value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,11);/*VarBitValue=0x00000001*/

/*ModifyVarvariablebit31-----------------------------------------------*/
Var_SetBit_BB(VarAddr,31);/*Var=0x80005AA5*/
/*GetVarvariablebit31value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,31);/*VarBitValue=0x00000001*/

Var_ResetBit_BB(VarAddr,31);/*Var=0x00005AA5*/
/*GetVarvariablebit31value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,31);/*VarBitValue=0x00000000*/