STM32中的位带(bit-band)操作

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简介: 位带操作的概念其实 30 年前就有了,那还是8051 单片机开创的先河,如今,CM3 将此能力进化,这里的位带操作是 8051 位寻址区的威力大幅加强版。

支持了位带操作后,可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。在 CM3 中,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。

位带操作的概念其实 30 年前就有了,那还是8051 单片机开创的先河,如今,CM3 将此能力进化,这里的位带操作是 8051 位寻址区的威力大幅加强版。

CM3 使用如下术语来表示位带存储的相关地址:

位带区:支持位带操作的地址区

位带别名:对别名地址的访问最终作用到位带区的访问上(这中途有一个地址映射过程)

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。

STM32中的位带(bit-band)操作

STM32中的位带(bit-band)操作

STM32中的位带(bit-band)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)

对 SRAM 位带区的某个比特,记它所在字节地址为 A,位序号为 n(0<=n<=7),则该比特在别名区的地址为:

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,记它所在字节的地址为 A,位序号为 n(0<=n<=7),则该比特在别名区的地址为:

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

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。

这里再不嫌啰嗦地举一个例子:

1. 在地址 0x20000000 处写入 0x3355AACC

2. 读取地址0x22000008。本次读访问将读取 0x20000000,并提取比特 2,值为 1。

3. 往地址 0x22000008 处写 0。本次操作将被映射成对地址 0x20000000 的“读-改-写”操作(原子的),把比特2 清 0。

4. 现在再读取 0x20000000,将返回 0x3355AAC8(bit[2]已清零)。

位带别名区的字只有 LSB 有意义。另外,在访问位带别名区时,不管使用哪一种长度的数据传送指令(字/半字/字节),都把地址对齐到字的边界上,否则会产生不可预料的结果。

///////////////////////////////////////////////////////////////  //位带操作,实现51类似的GPIO控制功能  //具体实现思想,参考<<CM3权威指南>>第五章(87页~92页).  //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+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  

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