2021年12月23日 | STM32F429--位带操作

一、位带操作的原理

51单片机可以直接对某一位IO进行读写操作，而STM32则通过位带操作来控制一个单独的IO口。

概念

位带区：支持位带操作的地址区。

位带别名区：对别名地址的访问最终作用到位带区的访问上。位带别名区对位带区的访问有个地址映射过程。

目的

对位带区的比特位进行独立的读写操作，即单独操作一个位 ，它是通过对位带别名区的操作来实现。

具体过程：

对位带别名区进行读写访问，位带别名区通过地址映射关系映射到相应的位带区，对位带区进行原始比特的读写操作。

   地址映射

对位带别名区进行读且操作  ---------------------->对位带区进行读且操作(目的)

下面是位带操作的一些说明

二、计算公式

字节地址为A，比特位序号为n(0<=n<=7)

说明：“*4”表示一个字为4个字节，“*8”表示一个字节中有8个比特。

将上述的外设位带区和SRAM位带区进行统一，得到下面的公式：

((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

其中4*8=32=2的5次方，4=2的2次方，相当于左移了5位和2位

公式解析

add &0xF000 0000:目的是取出4和2，用于区分是外设还是SRAM。然后再加上0x2000000就等于外设/SRAM位带别名区的起始地址。

add &0x000FFFFF:屏蔽掉高3位。外设位带区的最高地址为0x400F0000,SRAM位带区的最高地址为0x200F 0000，(0x400F 0000 - 0X4000 0000)与(0x200F 0000-0x2000 0000)在求偏移地址相减的时候只有低五位有效，所以就把剩下的高3位屏蔽掉，剩下的5位和F做与运算即可。

三、举例

假如要操作GPIOH的ODR寄存器的10位，就可以通过位带操作来访问

//1.宏定义ADDR

#define GPIOH_ODR_ADDR          (GPIOH_BASE+0X14)

//2.求出位带别名区的地址    传进两个参数  参数一:ADDR   参数二：位数(即公式里面的n)

#define BITBAND(addr,bitnum)    ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

//3.把求出来的位带别名区(立即数)强制类型转换为指针，编译器才知道是地址

//即将BITBAND传入MEM_ADDR中

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

假设LED_GPIO_Config()是LED灯初始化程序

此处重点是说明位带的知识点，详情可以查看我的上一篇文章：

STM32F429--标准库点亮LED灯

https://blog.csdn.net/ABCisCOOL/article/details/106170244

此时在main函数里面直接调用即可,把

void main(void)

{

while(1)

{

  LED_GPIO_Config()；

  MEM_ADDR(GPIOH_ODR_ADDR,10) == 0 ；

}

}

上述的操作是不是相对来说，可读性还比较差呢，试试下面改进的写法，是不是有点像51的编程了呢？

//1.宏定义ADDR

#define GPIOH_ODR_ADDR          (GPIOH_BASE+0X14)

//2.求出位带别名区的地址    传进两个参数  参数一:ADDR   参数二：位数(即公式里面的n)

#define BITBAND(addr,bitnum)    ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

//3.把求出来的位带别名区(立即数)强制类型转换为指针，编译器才知道是地址

//即将BITBAND传入MEM_ADDR中

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

//4.嵌套宏

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

//相当于操作PH的端口 如 PH10  ，是不是很接近51了呢

#define PHout(n)                        BIT_ACTION(GPIOH_ODR_ADDR,bitnum) 

void main(void)

{

while(1)

{

  LED_GPIO_Config()；

  PHout(10) == 0 ；

}

}

如果我们需要操作多个引脚，可以先将其封装起来，然后利用

PAout,PBout,…,PHout等方式来对单独的位进行操作。

附：

本文还说明的还不够详细，还是不清楚的朋友，可以看一下火哥的讲解视频:

https://www.bilibili.com/video/BV1Ws411c7A8?p=23

作业

1- 如何实现GPIO端口的ODR寄存器的位操作

2- 如何实现其他GPIO口的IDR寄存器的位操作

3- 重新实现GPIO输入–按键检测部分的代码，读取IO电平的哪一部分代码，用位带操作的形式操作

提示：unit16_t temp; temp == PAint(10);

4- 把绿灯和蓝灯也点亮

参考答案：

1-

/*GPIOA~GPIOH的ODR寄存器位带操作,*/

#define GPIOA_ODR_ADDR           (GPIOA_BASE+0X14)

#define GPIOB_ODR_ADDR           (GPIOB_BASE+0X14)

#define GPIOC_ODR_ADDR           (GPIOC_BASE+0X14)

#define GPIOD_ODR_ADDR           (GPIOD_BASE+0X14)

#define GPIOF_ODR_ADDR           (GPIOE_BASE+0X14)

#define GPIOG_ODR_ADDR           (GPIOF_BASE+0X14)

#define GPIOH_ODR_ADDR           (GPIOH_BASE+0X14)

/*中间这三个不需要改动*/

#define BITBAND(addr,bitnum)     ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

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

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

#define PAout(n)                  BIT_ACTION(GPIOA_ODR_ADDR,bitnum) 

#define PBout(n)                  BIT_ACTION(GPIOB_ODR_ADDR,bitnum) 

#define PCout(n)                  BIT_ACTION(GPIOC_ODR_ADDR,bitnum) 

#define PDout(n)                  BIT_ACTION(GPIOD_ODR_ADDR,bitnum) 

#define PEout(n)                  BIT_ACTION(GPIOE_ODR_ADDR,bitnum) 

#define PFout(n)                  BIT_ACTION(GPIOF_ODR_ADDR,bitnum) 

#define PGout(n)                  BIT_ACTION(GPIOG_ODR_ADDR,bitnum) 

#define PHout(n)                  BIT_ACTION(GPIOH_ODR_ADDR,bitnum) 

2-

/*GPIOA~GPIOH的IDR寄存器位带操作,*/

#define GPIOA_IDR_ADDR           (GPIOA_BASE+0X10)

#define GPIOB_IDR_ADDR           (GPIOB_BASE+0X10)

#define GPIOC_IDR_ADDR           (GPIOC_BASE+0X10)

#define GPIOD_IDR_ADDR           (GPIOD_BASE+0X10)

#define GPIOE_IDR_ADDR           (GPIOE_BASE+0X10)

#define GPIOF_IDR_ADDR           (GPIOF_BASE+0X10)

#define GPIOG_IDR_ADDR           (GPIOG_BASE+0X10)

#define GPIOH_IDR_ADDR           (GPIOH_BASE+0X10)

#define PAint(n)                  BIT_ACTION(GPIOA_IDR_ADDR,bitnum) 

#define PBint(n)                  BIT_ACTION(GPIOB_IDR_ADDR,bitnum) 

#define PCint(n)                  BIT_ACTION(GPIOC_IDR_ADDR,bitnum) 

#define PDint(n)                  BIT_ACTION(GPIOD_IDR_ADDR,bitnum) 

#define PEint(n)                  BIT_ACTION(GPIOE_IDR_ADDR,bitnum) 

#define PFint(n)                  BIT_ACTION(GPIOF_IDR_ADDR,bitnum) 

#define PGint(n)                  BIT_ACTION(GPIOG_IDR_ADDR,bitnum) 

#define PHint(n)                  BIT_ACTION(GPIOH_IDR_ADDR,bitnum) 

3-按键接的是PA0端口号

uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)

{

  if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON)

{

//如果按下了,KEY_ON 1

while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);

//做相应的动作

return KEY_ON;

}

else return KEY_OFF;

}

重新实现如下

uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)

{

  unit16_t temp;

  temp = PAint(0)；

  if (temp== 1)

  {

    printf("有按键按下，做相应的动作");

  }

}

4-

红灯点亮的程序

#define LED_GPIO_PIN   GPIO_Pin_10

#define LED_GPIO_PORT  GPIOH

#define LED_GPIO_CLK   RCC_AHB1Periph_GPIOH

//配置函数

void LED_GPIO_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

//0-打开系统时钟

RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);

//1-设置引脚

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = LED_GPIO_PIN;

//2-设置为输出模式

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_OUT;

//3-设置为推挽输出类型

GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

//4-设置为上拉

GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;

//5-设置速度50MHZ

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;

//把引脚写进寄存器的函数

GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);

}

void  LED_R_LIGHT(void)

{

    PHout(10)==0;

}

绿灯：

#define LED_GPIO_PIN   GPIO_Pin_11

void LED_GPIO_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

//0-打开系统时钟

RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);

//1-设置引脚

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = LED_GPIO_PIN;

//2-设置为输出模式

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_OUT;

//3-设置为推挽输出类型

GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

//4-设置为上拉

GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;

//5-设置速度50MHZ

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;

//把引脚写进寄存器的函数

GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);

}

void  LED_G_LIGHT(void)

{

    PHout(11)==0;

}

蓝灯：

#define LED_GPIO_PIN   GPIO_Pin_12

void LED_GPIO_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

//0-打开系统时钟

RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);

//1-设置引脚

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = LED_GPIO_PIN;

//2-设置为输出模式

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_OUT;

//3-设置为推挽输出类型

GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

//4-设置为上拉

GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;

//5-设置速度50MHZ

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;

//把引脚写进寄存器的函数

GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);

}

void  LED_B_LIGHT(void)

{

    PHout(12)==0;

}