STM32 之位帶操作

Cortex-M3 支持了位操作后，可以使用普通的加載/存儲(chǔ)指令來(lái)對(duì)單一的比特進(jìn)行讀寫。
　　在 CM3 支持的位帶中，有兩個(gè)區(qū)中實(shí)現(xiàn)了位帶。

　　其中一個(gè)是 SRAM 區(qū)的最低 1MB 范圍， 0x20000000 ‐ 0x200FFFFF（SRAM 區(qū)中的最低 1MB）；

　　第二個(gè)則是片內(nèi)外設(shè)區(qū)的最低 1MB范圍， 0x40000000 ‐ 0x400FFFFF（片上外設(shè)區(qū)中的最低 1MB）。

　　這兩個(gè)區(qū)中的地址除了可以像普通的 RAM 一樣使用外，它們還都有自己的“位帶別名區(qū)”，位帶別名區(qū)把每個(gè)比特膨脹成一個(gè) 32 位的字。當(dāng)你通過(guò)位帶別名區(qū)訪問(wèn)這些字時(shí)，就可以達(dá)到訪問(wèn)原始比特的目的。

　　CM3 使用如下術(shù)語(yǔ)來(lái)表示位帶存儲(chǔ)的相關(guān)地址

　　* 位帶區(qū)： 支持位帶操作的地址區(qū)

　　* 位帶別名： 對(duì)別名地址的訪問(wèn)最終作用到位帶區(qū)的訪問(wèn)上（注意：這中間有一個(gè)地址映射過(guò)程）

　　位帶區(qū)中的每個(gè)比特都映射到別名地址區(qū)的一個(gè)字 —— 這是只有 LSB 有效的字（位帶別名區(qū)的字只有 最低位 有意義）。

　　對(duì)于SRAM中的某個(gè)比特，

　　該比特在位帶別名區(qū)的地址：

AliasAddr = 0x22000000 + ((A‐0x20000000)*8+n)*4

　 　 = 0x22000000 + (A‐0x20000000)*32 + n*4　

對(duì)于片上外設(shè)位帶區(qū)的某個(gè)比特，

　　該比特在位帶別名區(qū)的地址：

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

　 = 0x42000000 + (A‐0x40000000)*32 + n*4　

　其中 A 為該比特所在的字節(jié)的地址，0 <= n <= 7

“*4”表示一個(gè)字為 4 個(gè)字節(jié)，“*8”表示一個(gè)字節(jié)中有 8 個(gè) 特。

當(dāng)然，位帶操作并不只限于以字為單位的傳送。亦可以按半字和字節(jié)為單位傳送。 　

　　位帶操作有很多好處，其中重要的一項(xiàng)就是，在多任務(wù)系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)共享資源在任務(wù)間的“互鎖”訪問(wèn)。多任務(wù)的共享資源必須滿足一次只有一個(gè)任務(wù)訪問(wèn)它——亦即所謂的“原子操作”。

　　在 C 語(yǔ)言中使用位帶操作

　　在 C編譯器中并沒(méi)有直接支持位帶操作。比如，C 編譯器并不知道對(duì)于同一塊內(nèi)存，能夠使用不同的地址來(lái)訪問(wèn)，也不知道對(duì)位帶別名區(qū)的訪問(wèn)只對(duì) LSB 有效。

　　欲在 C中使用位帶操作，最簡(jiǎn)單的做法就是#define 一個(gè)位帶別名區(qū)的地址。例如：

　　　　#define DEVICE_REG0 ((volatile unsigned long *) (0x40000000))

　　　　#define DEVICE_REG0_BIT0 ((volatile unsigned long *) (0x42000000))

　　　　#define DEVICE_REG0_BIT1 ((volatile unsigned long *) (0x42000004))

　　　　...

　　　　*DEVICE_REG0 = 0xAB;　　　　　　　　//使用正常地址訪問(wèn)寄存器

　 　*DEVICE_REG0_BIT1 = 0x1; // 通過(guò)位帶別名地址設(shè)置 bit1

　　還可以更簡(jiǎn)化：

　　　　//把“位帶地址＋位序號(hào)” 轉(zhuǎn)換成別名地址的宏

　　　　#define BITBAND(addr, bitnum)((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr & 0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))　　
　　　　//把該地址轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針

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

　　　　于是：

　　　　MEM_ADDR(DEVICE_REG0) = 0xAB; 　//使用正常地址訪問(wèn)寄存器 　　

　　　　MEM_ADDR(BITBAND(DEVICE_REG0,1)) = 0x1;　 //使用位帶別名地址

　　注意：當(dāng)你使用位帶功能時(shí)，要訪問(wèn)的變量必須用 volatile 來(lái)定義。因?yàn)?C 編譯器并不知道同一個(gè)比特可以有兩個(gè)地址。所以就要通過(guò) volatile，使得編譯器每次都如實(shí)地把新數(shù)值寫入存儲(chǔ)器，而不再會(huì)出于優(yōu)化的考慮 ，在中途使用寄存器來(lái)操作數(shù)據(jù)的復(fù)本，直到最后才把復(fù)本寫回。

　　　在 GCC和 RealView MDK (即 Keil) 開(kāi)發(fā)工具中，允許定義變量時(shí)手工指定其地址。如：

　　　volatile unsigned long bbVarAry[7]__attribute__(( at(0x20003014) ));

　　 　volatile unsigned long* const pbbaVar= (void*)(0x22000000+0x3014*8*4);

　　 　// 在 long*后面的“const”通知編譯器：該指針不能再被修改而指向其它地址。

　　 　// 注意：at()中的地址必須對(duì)齊到4 字節(jié)邊界。

　　這樣，就在0x20003014處分配了7個(gè)字，共得到了32*7=224 個(gè)比特。

　　再使用這些比特時(shí)，可以通過(guò)如下的的形式：

　　　 pbbaVar[136]=1; //置位第 136號(hào)比特

　　不過(guò)這有個(gè)局限：編譯器無(wú)法檢查是否下標(biāo)越界。

　　那為什么不定義成“ baVarAry[224]“ 的數(shù)組呢？

　　這也是一個(gè)編譯器的局限：它不知道這個(gè)數(shù)組其實(shí)就是 bbVarAry[7]，從而在計(jì)算程序?qū)?nèi)存的占用量上，會(huì)平白無(wú)故地多計(jì)入224*4個(gè)字節(jié)。

　　對(duì)于指針義，為每個(gè)需要使用的比特取一個(gè)字面值的名字，在下標(biāo)中只使用字面值名字，不再寫真實(shí)的數(shù)字，就可以極大程度地避免數(shù)組越界。

　　請(qǐng)注意：在定義這“兩個(gè)”變量時(shí)，前面加上了“volatile”。如果不再使用bbVarAry 來(lái)訪問(wèn)這些比特，而僅僅使用位帶別名的形式訪問(wèn)時(shí)，這兩個(gè) volatile 均不再需要。

Cortex?-M3將片內(nèi)外設(shè)和SRAM都做了位映射。=====這么處理，單片機(jī)就無(wú)法直接支持4G字節(jié)內(nèi)存。哈。

（08年，筆記本電腦正在4G內(nèi)存熱炒，也來(lái)湊個(gè)熱鬧）

SRAM空間2000...映射到2200...
實(shí)際上，為片內(nèi)SRAM僅保留了2000,0000-200f,ffff。
Cortex?-M3僅保留1Mbyte空間，馬馬虎虎====要知道，受到07年的飛身直落，08年的DDR2僅相當(dāng)于1M折合1元人民幣?。ú缓靡馑迹謥?lái)了。20080313Hy512MDDR2-667僅58元人民幣--板上8顆芯片？每顆芯片64Mbyte不到8元？實(shí)際上DDR芯片非存儲(chǔ)部分占用了相當(dāng)大面積，近乎一半，不能簡(jiǎn)單除法。內(nèi)存與邏輯生產(chǎn)工藝也不相同。片內(nèi)SRAM相當(dāng)占面積，更不要提主流CPU內(nèi)的高速緩存RAM......）


閑話少說(shuō)，言歸正傳：
0x20000000bit0對(duì)應(yīng)0x22000000
0x20000000bit1對(duì)應(yīng)0x22000004
0x20000000bit2對(duì)應(yīng)0x22000008
......
0x200fffffbit15對(duì)應(yīng)0x23fffffc呵呵


由于32位系統(tǒng)，一次處理4個(gè)字節(jié)比較直觀；所以，總是把4個(gè)字節(jié)一起處理；于是，字節(jié)地址0123就被一

次性處理掉了；總之，地址沒(méi)有123那樣連續(xù)，而是0,4,8,c,0這樣蹦蹦跳跳。
=======為每一個(gè)bit分配一個(gè)“32bitMCU可以方便處理的地址”，需要占用32倍地址空間。


因此，嗯，是這樣的，地址的計(jì)算公式，稍微復(fù)雜了點(diǎn)：
bit_word_addr=bit_band_base+(byte_offsetx32)+(bit_number×4)

SRAM
22000000加上偏移
SRAM_BB_BASE

voidget_bit(u8db8)
{
vu32VarAddr;
VarAddr=(u32)&db8;
VarAddr=(0x22000000|((VarAddr-0x20000000)<<5));
bit0=(*(vu8*)VarAddr);//VarAddr+=4;
......

}


特殊功能寄存器：
42000000加上偏移
PERIPH_BB_BASE

#include"stm32f10x_map.h"

#defineBIT_11
#defineBIT_22
#defineBIT_33
#defineBIT_44
#defineBIT_55

#defineIO_ODR0x0c

#defineIO_OUT(a,b)(*(vu8*)(PERIPH_BB_BASE|((a-PERIPH_BASE+IO_ODR)<<5)+(b<<2)))

#definebitXIO_OUT(GPIOD,BIT_Pin_3)
========bitX僅僅負(fù)責(zé)輸出哦！ODR可以輸出0,也可以輸出1。IDR才能輸入，讀取。還有BSRR,BRR，根據(jù)需要取用。

或者干脆

//C9C40011000ODRCbit9
//4222000018024
#definedd0(*(vu8*)0x422201A4)
//看明白了么？

dd0=1;


bitX=1;

bitX=0;

哈

在STM的官方的固件庫(kù)下面有個(gè)Examples里有個(gè)CortexM3文件夾，Example1給出了bitbanding詳解的使用描述。


偏移用的基地址都是固定的
#defineRAM_BASE0x20000000
#defineRAM_BB_BASE0x22000000

三個(gè)對(duì)位操作的宏定義，清零、置位、讀位：
#defineVar_ResetBit_BB(VarAddr,BitNumber)
(*(vu32*)(RAM_BB_BASE|((VarAddr-RAM_BASE)<<5)|RAM_BB_BASE|((BitNumber)<<2))=0)

#defineVar_SetBit_BB(VarAddr,BitNumber)
(*(vu32*)(RAM_BB_BASE|((VarAddr-RAM_BASE)<<5)|RAM_BB_BASE|((BitNumber)<<2))=1)

#defineVar_GetBit_BB(VarAddr,BitNumber)
(*(vu32*)(RAM_BB_BASE|((VarAddr-RAM_BASE)<<5)|RAM_BB_BASE|((BitNumber)<<2)))



使用方法：
/*Amappingformulashowshowtoreferenceeachwordinthealiasregiontoacorrespondingbitinthebit-bandregion.Themappingformulais:
bit_word_addr=bit_band_base+(byte_offsetx32)+(bit_numberx4)

where:
-bit_word_addr:istheaddressofthewordinthealiasmemoryregionthatmapstothetargetedbit.
-bit_band_baseisthestartingaddressofthealiasregion
-byte_offsetisthenumberofthebyteinthebit-bandregionthatcontainsthetargetedbit
-bit_numberisthebitposition(0-31)ofthetargetedbit*/

/*Getthevariableaddress--------------------------------------------------*/
VarAddr=(u32)&Var;

/*Modifyvariablebitusingbit-bandaccess---------------------------------*/
/*ModifyVarvariablebit0-----------------------------------------------*/
Var_ResetBit_BB(VarAddr,0);/*Var=0x00005AA4*/
Var_SetBit_BB(VarAddr,0);/*Var=0x00005AA5*/

/*ModifyVarvariablebit11-----------------------------------------------*/
Var_ResetBit_BB(VarAddr,11);/*Var=0x000052A5*/
/*GetVarvariablebit11value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,11);/*VarBitValue=0x00000000*/

Var_SetBit_BB(VarAddr,11);/*Var=0x00005AA5*/
/*GetVarvariablebit11value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,11);/*VarBitValue=0x00000001*/

/*ModifyVarvariablebit31-----------------------------------------------*/
Var_SetBit_BB(VarAddr,31);/*Var=0x80005AA5*/
/*GetVarvariablebit31value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,31);/*VarBitValue=0x00000001*/

Var_ResetBit_BB(VarAddr,31);/*Var=0x00005AA5*/
/*GetVarvariablebit31value*/
VarBitValue=Var_GetBit_BB(VarAddr,31);/*VarBitValue=0x00000000*/