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[導讀]STM32支持了位帶操作(bit_band),有兩個區(qū)中實現(xiàn)了位帶。其中一個是SRAM 區(qū)的最低1MB 范圍,第二個則是片內(nèi)外設(shè) 區(qū)的最低1MB 范圍。這兩個區(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)

STM32支持了位帶操作(bit_band),有兩個區(qū)中實現(xiàn)了位帶。其中一個是SRAM 區(qū)的最低1MB 范圍,第二個則是片內(nèi)外設(shè) 區(qū)的最低1MB 范圍。這兩個區(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) 把每個比特膨脹成一個32 位的字。

每個比特膨脹成一個32 位的字,就是把 1M 擴展為 32M , 于是;RAM地址 0X200000000(一個字節(jié))擴展到8個32 位的字,它們是:(STM32中的SRAM依然是8位的,所以RAM中任一地址對應(yīng)一個字節(jié)內(nèi)容)

0X220000000 ,0X220000004,0X220000008,0X22000000C,0X220000010,0X220000014, 0X220000018,0X22000001C


支持位帶操作的兩個內(nèi)存區(qū)的范圍是:

0x2000_0000‐0x200F_FFFF(SRAM 區(qū)中的最低1MB)

0x4000_0000‐0x400F_FFFF(片上外設(shè)區(qū)中的最低1MB)

CM3 使用如下術(shù)語來表示位帶存儲的相關(guān)地址:
位帶區(qū):支持位帶操作的地址區(qū)
位帶別名:對別名地址的訪問最終作用到位帶區(qū)的訪問上(這中途有一個地址映射過程)
在位帶區(qū)中,每個比特都映射到別名地址區(qū)的一個字——這是只有 LSB 有效的字。當一個別名地址被訪問時,會先把該地址變換成位帶地址。對于讀操作,讀取位帶地址中的一個字,再把需要的位右移到 LSB,并把 LSB 返回。對于寫操作,把需要寫的位左移至對應(yīng)的位序號處,然后執(zhí)行一個原子的“讀-改-寫”過程。

舉一個例子:
1. 在地址 0x20000000 處寫入 0x3355AACC
2. 讀取地址0x22000008。本次讀訪問將讀取 0x20000000,并提取比特 2,值為 1。
3. 往地址 0x22000008 處寫 0。本次操作將被映射成對地址 0x20000000 的“讀-改-寫”操作(原子的),把比特2 清 0。
4. 現(xiàn)在再讀取 0x20000000,將返回 0x3355AAC8(bit[2]已清零)。
位帶別名區(qū)的字只有 LSB 有意義。另外,在訪問位帶別名區(qū)時,不管使用哪一種長度的數(shù)據(jù)傳送指令(字/半字/字節(jié)),都把地址對齊到字的邊界上,否則會產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。

對SRAM 位帶區(qū)的某個比特,記它所在字節(jié)地址為A,位序號

在別名區(qū)的地址為:

AliasAddr= 0x22000000 +((A‐0x20000000)*8+n)*4 =0x22000000+ (A‐0x20000000)*32 + n*4

對于片上外設(shè)位帶區(qū)的某個比特,記它所在字節(jié)的地址為A,位序號為n(0<=n<=7),則該比特

在別名區(qū)的地址為:

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

上式中,“*4”表示一個字為4 個字節(jié),“*8”表示一個字節(jié)中有8 個比特。


把“位帶地址+位序號”轉(zhuǎn)換別名地址宏

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

把該地址轉(zhuǎn)換成一個指針

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

MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;


使用STM32庫,例如點亮LED

GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4); //關(guān)LED5

GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7); //開LED2


一般讀操作

STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BR4 =1;// 1:清除對應(yīng)的ODRy位為0

STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BS7 =1;// 1:設(shè)置對應(yīng)的ODRy位為1


如果使用位帶別名區(qū)操作

STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BR[4] =1;// 1:清除對應(yīng)的ODRy位為0

STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BS[7] =1;// 1:設(shè)置對應(yīng)的ODRy位為1

代碼比STM32庫高效十倍!


對內(nèi)存變量的位操作。

1. // SRAM 變量

2.


3. long CRCValue;

4.


5. // 把“位帶地址+位序號”轉(zhuǎn)換別名地址宏

6. #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

7. //把該地址轉(zhuǎn)換成一個指針

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

9.


10. // 對32位變量 的BIT1 置 1 :

11.


12. MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

13.


14. //對任意一位( 第23位 ) 判斷:

15.


16. if(MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,23))==1)

17. {

18.


19. }


-----------------------------------------------------------------


支持了位帶操作(bit_band),有兩個區(qū)中實現(xiàn)了位帶。其中一個是SRAM 區(qū)的最低1MB 范圍,第二個則是片內(nèi)外設(shè)

// 區(qū)的最低1MB 范圍。這兩個區(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)把每個比特膨脹成一個32 位的字

//

// 每個比特膨脹成一個32 位的字,就是把 1M 擴展為 32M ,

//

// 于是;RAM地址 0X200000000(一個字節(jié))擴展到8個32 位的字,它們是:

// 0X220000000 ,0X220000004,0X220000008,0X22000000C,0X220000010,0X220000014, 0X220000018,0X22000001C

// 支持位帶操作的兩個內(nèi)存區(qū)的范圍是:

// 0x2000_0000‐0x200F_FFFF(SRAM 區(qū)中的

// 0x4000_0000‐0x400F_FFFF(片上外設(shè)區(qū)中的最低1MB)

// 把“位帶地址+位序號”轉(zhuǎn)換別名地址宏

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

//把該地址轉(zhuǎn)換成一個指針

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

// MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

例如點亮LED

// 使用STM32庫

GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4); //關(guān)LED5

GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7); //開LED2

// 一般讀操作

STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BR4 =1;// 1:清除對應(yīng)的ODRy位為0

STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BS7 =1;// 1:設(shè)置對應(yīng)的ODRy位為1

//如果使用位帶別名區(qū)操作

STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BR[4] =1;// 1:清除對應(yīng)的ODRy位為0

STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BS[7] =1;// 1:設(shè)置對應(yīng)的ODRy位為1

代碼比STM32庫高效十倍!


// SRAM 變量

long CRCValue;

// 把“位帶地址+位序號”轉(zhuǎn)換別名地址宏

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

//把該地址轉(zhuǎn)換成一個指針

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

// 對32位變量 的BIT1 置 1 :

MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

//對任意一位( 第23位 ) 判斷:

if(MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,23))==1)

{

}


---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Cortex?-M3存儲器映像包括兩個位段(bit-band)區(qū)。這兩個位段區(qū)將別名存儲器區(qū)中的每個字映射到位段存儲器區(qū)的一個位,在別名存儲區(qū)寫入一個字具有對位段區(qū)的目標位執(zhí)行讀-改-寫操作的相同效果。

在STM32F10xxx里,外設(shè)寄存器和SRAM都被映射到一個位段區(qū)里,這允許執(zhí)行單一的位段的寫和讀操作。

下面的映射公式給出了別名區(qū)中的每個字是如何對應(yīng)位帶區(qū)的相應(yīng)位的:

bit_word_addr = bit_band_base + (byte_offset x 32) + (bit_number × 4)

其中:

bit_word_addr是別名存儲器區(qū)中字的地址,它映射到某個目標位。

bit_band_base是別名區(qū)的起始地址。

byte_offset是包含目標位的字節(jié)在位段里的序號

bit_number是目標位所在位置(0-31)


在 CM3 支持的位段中,有兩個區(qū)中實現(xiàn)了位段。


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


第二個則是片內(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)。


在 C 語言中使用位段操作


在 C編譯器中并沒有直接支持位段操作。比如,C 編譯器并不知道對于同一塊內(nèi)存,能夠使用不同的地址來訪問,也不知道對位段別名區(qū)的訪問只對 LSB 有效。欲在 C中使用位段操作,最簡單的做法就是#define 一個位段別名區(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;        //使用正常地址訪問寄存器


*DEVICE_REG0_BIT1 = 0x1;


還可以更簡化:


//把“位帶地址+位序號” 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;  //使用正常地址訪問寄存器 


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


注意:當你使用位段功能時,要訪問的變量必須用 volatile 來定義。因為 C

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