關(guān)于STM32中的位帶(bit-band)操作說(shuō)明 - 全文

        支持了位帶操作后，可以使用普通的加載/存儲(chǔ)指令來(lái)對(duì)單一的比特進(jìn)行讀寫。在 CM3 中，有兩個(gè)區(qū)中實(shí)現(xiàn)了位帶。其中一個(gè)是 SRAM 區(qū)的最低 1MB 范圍，第二個(gè)則是片內(nèi)外設(shè)區(qū)的最低 1MB范圍。這兩個(gè)區(qū)中的地址除了可以像普通的 RAM 一樣使用外，它們還都有自己的“位帶別名區(qū)”，位帶別名區(qū)把每個(gè)比特膨脹成一個(gè) 32 位的字。當(dāng)你通過(guò)位帶別名區(qū)訪問(wèn)這些字時(shí)，就可以達(dá)到訪問(wèn)原始比特的目的。
       位帶操作的概念其實(shí) 30 年前就有了，那還是8051 單片機(jī)開(kāi)創(chuàng)的先河，如今，CM3 將此能力進(jìn)化，這里的位帶操作是 8051 位尋址區(qū)的威力大幅加強(qiáng)版。
       CM3 使用如下術(shù)語(yǔ)來(lái)表示位帶存儲(chǔ)的相關(guān)地址：
              位帶區(qū)：支持位帶操作的地址區(qū)
              位帶別名：對(duì)別名地址的訪問(wèn)最終作用到位帶區(qū)的訪問(wèn)上（這中途有一個(gè)地址映射過(guò)程）
       在位帶區(qū)中，每個(gè)比特都映射到別名地址區(qū)的一個(gè)字——這是只有 LSB 有效的字。當(dāng)一個(gè)別名地址被訪問(wèn)時(shí)，會(huì)先把該地址變換成位帶地址。對(duì)于讀操作，讀取位帶地址中的一個(gè)字，再把需要的位右移到 LSB，并把 LSB 返回。對(duì)于寫操作，把需要寫的位左移至對(duì)應(yīng)的位序號(hào)處，然后執(zhí)行一個(gè)原子的“讀－改－寫”過(guò)程。

       支持位帶操作的兩個(gè)內(nèi)存區(qū)的范圍是：
              0x2000_0000‐0x200F_FFFF（SRAM 區(qū)中的最低 1MB）
              0x4000_0000‐0x400F_FFFF（片上外設(shè)區(qū)中的最低 1MB）
       對(duì) SRAM 位帶區(qū)的某個(gè)比特，記它所在字節(jié)地址為 A,位序號(hào)為 n(0<=n<=7)，則該比特在別名區(qū)的地址為：
              AliasAddr=0x22000000+((A-0x20000000)*8+n)*4=0x22000000+(A-0x20000000)*32+n*4
       對(duì)于片上外設(shè)位帶區(qū)的某個(gè)比特，記它所在字節(jié)的地址為 A,位序號(hào)為 n(0<=n<=7)，則該比特在別名區(qū)的地址為：
              AliasAddr=0x42000000+((A-0x40000000)*8+n)*4=0x42000000+(A-0x40000000)*32+n*4
       上式中，“*4”表示一個(gè)字為 4 個(gè)字節(jié)，“*8”表示一個(gè)字節(jié)中有 8 個(gè)比特。

       這里再不嫌啰嗦地舉一個(gè)例子：
       1. 在地址 0x20000000 處寫入 0x3355AACC
       2. 讀取地址0x22000008。本次讀訪問(wèn)將讀取 0x20000000，并提取比特 2，值為 1。
       3. 往地址 0x22000008 處寫 0。本次操作將被映射成對(duì)地址 0x20000000 的“讀－改－寫”操作（原子的），把比特2 清 0。
       4. 現(xiàn)在再讀取 0x20000000，將返回 0x3355AAC8（bit[2]已清零）。
       位帶別名區(qū)的字只有 LSB 有意義。另外，在訪問(wèn)位帶別名區(qū)時(shí)，不管使用哪一種長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)傳送指令（字/半字/字節(jié)），都把地址對(duì)齊到字的邊界上，否則會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。 

[cpp]  

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//位帶操作,實(shí)現(xiàn)51類似的GPIO控制功能  

//具體實(shí)現(xiàn)思想,參考<>第五章(87頁(yè)~92頁(yè)).  

//IO口操作宏定義  

#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))   

//IO口地址映射  

#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C   

#define GPIOB_ODR_Addr    (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C   

#define GPIOC_ODR_Addr    (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C   

#define GPIOD_ODR_Addr    (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C   

#define GPIOE_ODR_Addr    (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C   

#define GPIOF_ODR_Addr    (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C      

#define GPIOG_ODR_Addr    (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C      

#define GPIOA_IDR_Addr    (GPIOA_BASE+8) //0x40010808   

#define GPIOB_IDR_Addr    (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08   

#define GPIOC_IDR_Addr    (GPIOC_BASE+8) //0x40011008   

#define GPIOD_IDR_Addr    (GPIOD_BASE+8) //0x40011408   

#define GPIOE_IDR_Addr    (GPIOE_BASE+8) //0x40011808   

#define GPIOF_IDR_Addr    (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08   

#define GPIOG_IDR_Addr    (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08   

//IO口操作,只對(duì)單一的IO口!  

//確保n的值小于16!  

#define PAout(n)   BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //輸出   

#define PAin(n)    BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //輸入   

#define PBout(n)   BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //輸出   

#define PBin(n)    BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //輸入   

#define PCout(n)   BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)  //輸出   

#define PCin(n)    BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n)  //輸入   

#define PDout(n)   BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n)  //輸出   

#define PDin(n)    BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n)  //輸入   

#define PEout(n)   BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n)  //輸出   

#define PEin(n)    BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n)  //輸入  

#define PFout(n)   BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n)  //輸出   

#define PFin(n)    BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n)  //輸入  

#define PGout(n)   BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n)  //輸出   

#define PGin(n)    BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n)  //輸入  

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