单片机位带牵涉的指针变量问题

只看该作者 · 2023-3-14 10:32

本帖最后由豌豆爹于 2023-3-14 10:34 编辑

指针变量及例子

位带操作牵涉到的一个重要知识点，那就是指针变量。

这种位带映射操作，就是操作映射过后的地址，其实就是操作指针变量（存放地址的变量）。

指针变量是一种特殊的变量，它不同于一般的变量，一般变量存放的是数据本身，而指针变量存放的是数据的地址。《摘自百度百科【指针变量】》

指针变量的例子：

int main(void)
{
  uint32_t *p;

  p = (uint32_t *)(0x42210184);

  System_Initializes();
  while(1)
  {
*p = 0;
TIMDelay_Nms(500);

*p = 1;
TIMDelay_Nms(500);
  }
}

在上面的例子中，给p指针变量赋的值是“0x42210184”，只是强制转换成(uint32_t *)这种指针类型。
而*p = 0;代表该地址上的数据值为0；也就是上面说的该地址存放的数据为0；
前面有一个朋友问过我关于指针变量的问题，看到这里，相信你应该知道使用指针变量，直接打印指针就可以判断指针是否越界。

指针变量---位带操作

上面代码中“0x42210184”代表STM32F103系列芯片中PA1的位带别名地址（就是映射过去的地址），截一个图给大家看看：

提示：上图中对p的赋值，其实是一样的（在STM32中），都是0x42210184。
结合公式理解：
在之前的文章《Cortex-M位带操作的原理》中，列出了关于片上外设区计算公式：
AliasAddr ＝ 0x42000000+(A-0x40000000)*32 + n*4
对比截图中第一个p赋的值，就是片上外设的计算公式。
第二个p只是对代码优化了：“&”到“-”的优化，可以看编译器相关手册。
第4个p就是上一节代码中值，有没有发现，位带操作其实就操作指针变量啊？
这样相比读出寄存器，再&或者|再写入寄存器的效率要高多啦？

位带别名区最低有效位

可能有朋友会发现，*p = 0;这样操作对地址0x42210184（PA1输出）写入0，PA1输出低。假如我写入0x10，那么PA1输出多少呢？
答案：输出低。
原因在于：在位带区中，每个比特都映射到别名地址区的一个字只有LSB有效，也就是最低一位有效。

位带操作另一种宏定义

有通过之前的两个公式，可以推出下图的公式：

上面框起来的定义适合RAM和外设两种，假如定义一个LED为PA1，只需要将PA1相关参数传入即可。
LED另外一种定义：
#define LED BIT_ADDR((GPIOA_BASE + 12), 1)
这种定义需要注意：+12，其实是ODR相对GPIOA的基地址的偏移地址。
我曾在这里遇到的坑：我将STM32F1的移植到F4上，出现了问题，我找了半天才发现由于这个偏移地址不一样导致的。
STM32F1的ODR偏移是12，而F4的ODR偏移是20，所以建议大家使用GPIOA->ODR这种方式（不管是标准外设库，还是HAL库，都有这样定义）。