STM32 Contex-M的位带操作

位带操作的思想在30年前就已经有了，还是8051开创的先河。如今，Contex-M3将此能力进化，这里的位带操作位寻址区威力大幅度增强。  

有两个区中实现了位带。其中一个是 SRAM 区的最低 1MB 范围，第二个则是片内外设区的最低 1MB 范围。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。

上图为位带区和位带别名区的膨胀对应关系

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。

M3的位带地址映射如下表所示

介绍完了地址映射之后，下面就是位带操作的实现方式了。

一、写数据到位带别名区

二、从位带别名区读取比特

具体的代码实现如下所示：

//位带操作,实现51类似的GPIO控制功能

//具体实现思想,参考<>第五章(87页~92页).M4同M3类似,只是寄存器地址变了.

//IO口操作宏定义

#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+20) //0x40020014

#define GPIOB_ODR_Addr    (GPIOB_BASE+20) //0x40020414 

#define GPIOC_ODR_Addr    (GPIOC_BASE+20) //0x40020814 

#define GPIOD_ODR_Addr    (GPIOD_BASE+20) //0x40020C14 

#define GPIOE_ODR_Addr    (GPIOE_BASE+20) //0x40021014 

#define GPIOF_ODR_Addr    (GPIOF_BASE+20) //0x40021414    

#define GPIOG_ODR_Addr    (GPIOG_BASE+20) //0x40021814   

#define GPIOH_ODR_Addr    (GPIOH_BASE+20) //0x40021C14    

#define GPIOI_ODR_Addr    (GPIOI_BASE+20) //0x40022014     

#define GPIOA_IDR_Addr    (GPIOA_BASE+16) //0x40020010 

#define GPIOB_IDR_Addr    (GPIOB_BASE+16) //0x40020410 

#define GPIOC_IDR_Addr    (GPIOC_BASE+16) //0x40020810 

#define GPIOD_IDR_Addr    (GPIOD_BASE+16) //0x40020C10 

#define GPIOE_IDR_Addr    (GPIOE_BASE+16) //0x40021010 

#define GPIOF_IDR_Addr    (GPIOF_BASE+16) //0x40021410 

#define GPIOG_IDR_Addr    (GPIOG_BASE+16) //0x40021810 

#define GPIOH_IDR_Addr    (GPIOH_BASE+16) //0x40021C10 

#define GPIOI_IDR_Addr    (GPIOI_BASE+16) //0x40022010 

//IO口操作,只对单一的IO口!

//确保n的值小于16!

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

#define PHout(n)   BIT_ADDR(GPIOH_ODR_Addr,n)  //输出 

#define PHin(n)    BIT_ADDR(GPIOH_IDR_Addr,n)  //输入

#define PIout(n)   BIT_ADDR(GPIOI_ODR_Addr,n)  //输出 

#define PIin(n)    BIT_ADDR(GPIOI_IDR_Addr,n)  //输入