高手帶你解析STM32 BSRR BRR ODR 寄存器
一、用法
經(jīng)常會(huì)看到類(lèi)似如下的宏定義語(yǔ)句，用于對(duì)已經(jīng)初始化后的 IO 口輸出高、低電平。
#define SET_BL_HIGH() GPIOA->BSRR=GPIO_Pin_0
#define SET_BL_LOW() GPIOA->BRR=GPIO_Pin_012
其作用類(lèi)似于如下兩個(gè)庫(kù)函數(shù)，
void GPIO_SetBits(GPIO_Typedef* GPIOx， uint16_t GPIO_Pin)
void GPIO_ResetBits(GPIO_Typedef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) 12
而且實(shí)際上這兩個(gè)庫(kù)函數(shù)就是通過(guò)修改BSRR，BRR寄存器的值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) IO 口設(shè)置的。如下便是輸出高電平的函數(shù)體：
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
}12345678
因此，使用宏或者庫(kù)函數(shù)本質(zhì)上都是一樣的。區(qū)別在于使用宏更快，而使用函數(shù)更靈活。
二、解釋
BSRR 和 BRR 都是 STM32 系列 MCU 中 GPIO 的寄存器。 BSRR 稱(chēng)為端口位設(shè)置/清楚寄存器，BRR稱(chēng)為端口位清除寄存器。
BSRR 低 16 位用于設(shè)置 GPIO 口對(duì)應(yīng)位輸出高電平，高 16 位用于設(shè)置 GPIO 口對(duì)應(yīng)位輸出低電平。
BRR 低 16 位用于設(shè)置 GPIO 口對(duì)應(yīng)位輸出低電平。高 16 位為保留地址，讀寫(xiě)無(wú)效。
所以理論上來(lái)講，BRR 寄存器的功能和 BSRR 寄存器高 16 位的功能是一樣的。也就是說(shuō)，輸出低電平的宏語(yǔ)句，可以有如下兩種寫(xiě)法。
#define SET_BL_LOW() GPIOA->BRR=GPIO_Pin_0
等價(jià)于
#define SET_BL_LOW() GPIOA->BSRR=GPIO_Pin_0 << 16 123
這么來(lái)看的話(huà)，其實(shí) BRR 寄存器是比較多余的。而實(shí)際上，在最新的 STM32F4 系列 MCU 的 GPIO 寄存器中，已經(jīng)找不到 BRR 寄存器了，僅保留了 BSRR 寄存器用于實(shí)現(xiàn)端口輸出高低電平。因此，在 STM32F4 系列 MCU 的庫(kù)函數(shù)中，對(duì) GPIO 口輸出高低電平的函數(shù)為如下形式：
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
assert_param(IS_GPIO_PIN_ACTION(PinState));
if(PinState != GPIO_PIN_RESET)
{
GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
}
else
{
GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16U;
}
}123456789101112131415
可見(jiàn)，不管是輸出高還是輸出低，都是對(duì) BSRR 寄存器的操作。
三、BSRR、BRR、 ODR 之間的關(guān)系
配置 BSRR , BRR 是為了對(duì)端口輸出進(jìn)行配置，而 ODR 寄存器也是用于輸出數(shù)據(jù)的寄存器，一個(gè) ODR 寄存器控制了一組(16位)的 GPIO 輸出。因此，對(duì) ODR 進(jìn)行修改也可以到達(dá)對(duì) IO 口輸出進(jìn)行配置。
但是，由于對(duì) ODR 寄存器的讀寫(xiě)操作必須以 16 位的形式進(jìn)行。因此，如果使用 ODR 改寫(xiě)數(shù)據(jù)以控制輸出時(shí)，須采用“讀-改-寫(xiě)”的形式進(jìn)行。
假設(shè)需要對(duì) GPIOA_Pin_6 輸出高電平。采用改寫(xiě) ODR 寄存器的方式時(shí)，使用“讀-改-寫(xiě)”操作，代碼如下：
uint32_t temp;
temp = GPIOA->ODR;
temp = temp | GPIO_Pin_6;
GPIOA->ODR = temp;1234
而使用改寫(xiě) BSRR 寄存器時(shí)，僅需要使用如下語(yǔ)句：
GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_6;1
這是因?yàn)樵谛薷?ODR 時(shí)，為了確保對(duì)端口 6 的修改不會(huì)影響到其他端口的輸出，需要對(duì)端口的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，之后再對(duì)端口 6 的值進(jìn)行修改，最后再寫(xiě)入寄存器。而對(duì) BSRR 的操作，是寫(xiě) 1 有效，寫(xiě) 0 不改變?cè)瓲顟B(tài)，因此可以對(duì)端口 6 置 1，其他位保持為 0。BSRR 為 1 的位，會(huì)修改相應(yīng)的 ODR 位，從而控制輸出電平。
對(duì) BSRR 的操作可以實(shí)現(xiàn)原子操作。因此在設(shè)置單個(gè) IO 口輸出時(shí)，使用 BSRR 進(jìn)行操作會(huì)更加方便。
但也有例外的時(shí)候，在需要對(duì)單個(gè)IO口進(jìn)行 Toggle 操作時(shí)(即對(duì)當(dāng)前輸出取反輸出，當(dāng)前輸出為高則輸出低，當(dāng)前輸出低則輸出高)，官方的庫(kù)函數(shù)就是直接對(duì) ODR 寄存器進(jìn)行操作的。代碼如下：
void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
GPIOx->ODR ^= GPIO_Pin;
}1234567
這是因?yàn)椋? 和 1 與 1 進(jìn)行異或操作被取反，0 和 1 與 0 進(jìn)行異或操作保持原值。如下：
0 ^ 1 = 1
1 ^ 1 = 0
0 ^ 0 = 0
1 ^ 0 = 1
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