关于STM32的GPIO输入输出的位带操作

支持位带操作的两个内存区的范围是：

               0x2000_0000‐0x200F_FFFF（SRAM 区中的最低 1MB）

               0x4000_0000‐0x400F_FFFF（片上外设区中的最低 1MB）

位带操作可以在不加任何特殊指令时实现位操作。在对一个外设寄存器或者SRAM进行位操作时，需要计算与其对应的位带别名区中的地址。计算公式如下：

位带别名区地址 = 位带别名区基地址 + 字偏移地址

        字偏移地址 = 字节相对位带区的偏移  0X20 +位数目  4

这里只针对GPIO的输入输出寄存器操作

GPIO 端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR)(x = A..I)：

偏移地址：0X10

    复位值： 0x0000 XXXX（其中 X 表示未定义）

    位 31:16 保留，必须保持复位值。

位 15:0 IDRy[15:0]： 端口输入数据 (Port input data) (y = 0..15)

这些位为只读形式，只能在字模式下访问。它们包含相应 I/O 端口的输入值

GPIO 端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) (x = A..I)

偏移地址： 0x14

复位值： 0x0000 0000

    位 31:16 保留，必须保持复位值。

位 15:0 ODRy[15:0]： 端口输出数据 (Port output data) (y = 0..15)

这些位可通过软件读取和写入。

注意： 对于原子置位/复位，通过写入 GPIOx_BSRR 寄存器，可分别对 ODR 位进行置位和复位(x = A..I/)

别名区的外设基地址   

PERIPH_BASE = 0X4000 0000

外设存储器映射

AHB1PERIPH_BASE = PERIPH_BASE + 0x0002 0000 = 0x4002 0000

AHB1总线的各外设地址

GPIOA_BASE = AHB1PERIPH_BASE + 0x0000 = 0x4002 0000

GPIOB_BASE = AHB1PERIPH_BASE + 0x0400 = 0x4002 0400

……

      GPIOK_BASE = AHB1PERIPH_BASE + 0x2800 = 0x4002 2800

……

IO口的输出寄存器地址映射

      GPIOA_ODR_Addr = GPIOA_BASE + 0X14（十进制是20）= 0x4002 0014

      GPIOB_ODR_Addr = GPIOB_BASE + 0X14（十进制是20）= 0x4002 0414

      ……

GPIOI_ODR_Addr = GPIOI_BASE + 0X14（十进制是20）= 0x4002 2014

IO口的输入寄存器地址映射

GPIOA_IDR_Addr = GPIOA_BASE + 0X10（十进制是16）=0x4002 0010

      GPIOB_IDR_Addr = GPIOB_BASE + 0X10（十进制是16）= 0x4002 0410

     ……

GPIOI_IDR_Addr = GPIOI_BASE + 0X10（十进制是16）= 0x4002 2010

根据公式和图可以计算寄存器位的位带别名地址：以GPIOA6输出为例

寄存器地址：0x4002 0014

设备位带区基地址：0x4000 0000

位带别名区基地址（已知）：0x4200 0000

位带区的字节偏移量：0x4002 0014 - 0x4000 0000 = 0x2 0014

字偏移地址：（0x2 0014 × 0x20）+（6×4）= 0x40 0298

           （0x2 0014 × 8 + 6）× 4 = 0x40 0298

上式中，“4”表示一个字为 4 个字节，“*8”表示一个字节中有 8 个比特。

位带别名区地址：0x4200 0000 + 0x40 0298 = 0x4240 0298

热后用C语言以此地址定义一个指针，用来对GPIOA6进行置位和清除：

#define PoutA（6）  *((volatile unsigned long  *)0x4240 0298

PoutA（6）=1；//输出高电平

PoutA（6）=0；//输出低电平

其他参考资料：

STM32中的SRAM依然是8位的，所以RAM中任一地址对应一个字节内容。在位带区中，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。当一个别名地址被访问时，会先把该地址变换成位带地址。对于读操作，读取位带地址中的一个字，再把需要的位右移到 LSB，并把 LSB 返回。对于写操作，把需要写的位左移至对应的位序号处，然后执行一个原子的“读－改－写”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