STM32开发中的位运算以及位带操作

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。

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。

官方给出了如下相应的计算公式：

AliasAddr
＝0x42000000+((A‐0x40000000)*8+n)*4
＝0x42000000+(A‐0x40000000)*32+n*4

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。

0x42000000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。

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：

#defineBITBAND(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))

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。

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。

举个例子

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？

#defineADDR0x00000001
*(int*)ADDR=1;

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。

提示：bitnum<<2相当于bitnum2乘以4，实际上在计算机底层乘法也是基于位运算实现的。

审核编辑：汤梓红