STM32位带操作详细介绍

前言

//在STM32中，如果我们要使PB0端口输出低电平，可以用如下语句

GPIOB->ODR |= 0<<0;

//在51单片机中我们是这样的

P0 = 0xff;   //总线操作

//还有一种方法

sbit LED1 = P0^0;

LED1 = 0;//位操作

在STM32中能不能实现位操作呢，当然是可以的，这种方法我们叫做位带操作。位操作就是可以单独的对一个比特位读和写。

1.位带简介

在STM32中，有两个地方实现了位带，一个是 SRAM 区的最低 1MB 空间，另一个是外设区最低 1MB 空间。这两个 1MB 的空间除了可以像正常的 RAM 一样操作外，他们还有自己的位带别名区，位带别名区把这 1MB 的空间的每一个位膨胀成一个 32 位的字，当访问位带别名区的这些字时，就可以达到访问位带区某个比特位的目的。

比如位带区：外设区，这其中的一个位，可以在位带别名区重新找到4个字节的地址，也就是32位，来重新命名，而这32位，只有最低位有效。所以空间利用不是很充足，但是提供了方便。

例子：

PB的ODR寄存器地址为0x40010C0C，假设我们就操作PB0，即操作ODR寄存器第0位，那么这个位新的地址Addr= =0x42000000+ (0x40010C0C-0x40000000)84 +0*4。

给这个地址命名为PBout(0);

2.计算公式

外设区：

AliasAddr= =0x42000000+ (A-0x40000000)84 +n*4

0X42000000 是外设位带别名区的起始地址， 0x40000000 是外设位带区的起始地址，（A-0x40000000）表示该比特前面有多少个字节，一个字节有 8 位，所以8，一个位膨胀后是 4 个字节，所以4， n 表示该比特在 A 地址的序号，因为一个位经膨胀后是四个字节，所以也*4。

SRAM区：

AliasAddr= =0x22000000+ (A-0x20000000)84 +n*4

公式分析同上

统一公式

为了方便操作，我们可以把这两个公式合并成一个公式，把“位带地址+位序号”转

换成别名区地址统一成一个宏。

 // 把“位带地址+位序号”转换成别名地址的宏

2 #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x00FFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

addr & 0xF0000000 是为了区别 SRAM 还是外设，实际效果就是取出 4 或者 2，如果是外设，则取出的是 4， +0X02000000 之后就等于 0X42000000， 0X42000000 是外设别名区的起始地址。如果是 SRAM，则取出的是 2， +0X02000000 之后就等于 0X22000000，0X22000000 是 SRAM 别名区的起始地址。

addr & 0x00FFFFFF 屏蔽了高三位，相当于减去 0X20000000 或者 0X40000000，但是为什么是屏蔽高三位？因为外设的最高地址是： 0X2010 0000， 跟起始地址 0X20000000 相减的时候，总是低 5 位才有效，所以干脆就把高三位屏蔽掉来达到减去起始地址的效果，具体屏蔽掉多少位跟最高地址有关。 SRAM 同理分析即可。 <<5 相当于84， <<2 相当于*4，这两个我们在上面分析过。

最后我们就可以通过指针的形式操作这些位带别名区地址，最终实现位带区的比特位操作。

// 把一个地址转换成一个指针

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

// 把位带别名区地址转换成指针

#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))

3.GPIO位带实现

// 把“位带地址+位序号”转换成别名地址的宏

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x00FFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

// 把一个地址转换成一个指针

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

// 把位带别名区地址转换成指针

#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))

//GPIO ODR 和 IDR 寄存器地址映射

#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 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

//单独操作 GPIO 的某一个 IO 口， n(0,1,2...16),n 表示具体是哪一个 IO 口

#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

这样就可以使用PBout(0)，相比之下还是很方便的。