【STM32】位带操作

1.位带操作介绍
2.位带操作内存地址
3.完整代码

1.位带操作介绍

为了减少 " 读-改-写 " 操作的次数，Cortex-M3处理器提供了一个可以执行单原子比特操作的位带功能。

存储器映射包含了两个支持位带操作的区域。

其中一个是SRAM区的最低1MB范围，第二个是片内外设区的最低1MB范围。

这两个区域中的地址除了普通应用外，还有自己的 " 位带别名区 " 。

位带别名区把每个比特扩展成一个32位的字。当用户访问位带别名区时，就可以达到访问原始比特的目的。
总结就是CPU不能直接对位带区中的单个数据位位寻址，只能通过对位带别名区的访问（或读/写）实现对位带区单个数据位的访问（或读/写），这种操作被称为位带操作。

使用位带操作的目的是能够像51单片机那样直接给IO口拉高拉低，例如 PCout(13) = 1 这种操作。

【简单来说，这两块区域支持位带操纵，但是得通过操作它们得别名区才能修改它们的值】

2.位带操作内存地址

关于支持位带操作的两个内存区的范围是：

0x2000 0000 ‐ 0x200F FFFF（SRAM 区的最低1MB）

0x4000 0000 ‐ 0x400F FFFF（片上外设区的最低 1MB）

对应的位段别名区的起始地址分别为 0x2200 0000 和 0x4200 0000 ，这个在编程的时候需要使用。

3.完整代码

c 复制代码

// 位带区域基地址定义
#define PERIPH_BASE       0x40000000U  // 外设基地址
#define SRAM_BASE         0x20000000U  // SRAM基地址
#define PERIPH_BB_BASE    0x42000000U  // 外设位带别名基地址
#define SRAM_BB_BASE      0x22000000U  // SRAM位带别名基地址

// 位带地址计算宏（通用）
#define BITBAND_ADDR(base, alias_base, addr, bit) \
    ((alias_base) + (((uint32_t)(addr) - (base)) << 5) + ((bit) << 2))


// SRAM位带地址计算
#define BITBAND_SRAM_ADDR(addr, bit) \
    BITBAND_ADDR(SRAM_BASE, SRAM_BB_BASE, (uint32_t)(addr), bit)

// SRAM位带访问（直接取值/赋值）
#define BITBAND_SRAM(addr, bit) \
    (*(volatile uint32_t*)BITBAND_SRAM_ADDR(addr, bit))

// 外设位带地址计算
#define BITBAND_PERIPH_ADDR(addr, bit) \
    BITBAND_ADDR(PERIPH_BASE, PERIPH_BB_BASE, (uint32_t)(addr), bit)

// 外设位带访问（直接取值/赋值）
#define BITBAND_PERIPH(addr, bit) \
    (*(volatile uint32_t*)BITBAND_PERIPH_ADDR(addr, bit))

c 复制代码

#include <stdio.h>

// 使用示例
int main(void) {
    // 1. SRAM位带操作示例
    volatile uint32_t flags = 0;
    volatile uint32_t status_reg = 0x12345678;
    
    printf("=== SRAM位带操作演示 ===\n");

    // 使用宏方式操作SRAM位
    BITBAND_SRAM(&flags, 0) = 1;  // 设置第0位
    BITBAND_SRAM(&flags, 3) = 1;  // 设置第3位
    printf("设置第0、3位后: 0x%08X\n", flags);
    
    // 读取位状态
    uint32_t bit0 = BITBAND_SRAM(&flags, 0);
    uint32_t bit1 = BITBAND_SRAM(&flags, 1);
    printf("第0位: %d, 第1位: %d\n", bit0, bit1);
    
    // 2. 外设位带操作示例（GPIO控制）
    printf("\n=== GPIO位带操作演示 ===\n");
    
    // 假设GPIO已初始化
    // 设置PA5为高电平
    BITBAND_PERIPH(&GPIOA->ODR, 5) = 1;
    
    // 读取PA5
    if (BITBAND_PERIPH(&GPIOA->IDR, 5)) {
        printf("PA5为高电平\n");
    } else {
        printf("PA5为低电平\n");
    }

}

需要注意的是当你使用位带功能时，要访问的变量必须用volatile来定义。因为c编译器并不知道同一个比特可以有两个地址。通过volatile使得编译器每次都如实地把新数值写入存储器，避免语句被优化。
注意输入的时候，一定要输入地址，而不是变量名。