STM32学习笔记 - 位带操作

只看该作者 · 2023-7-27 23:42

STM32学习笔记 - 位带操作
目前掌握的对GPIO引脚的输入输出操作只能使用BSRRL/H、I/ODR寄存器，记得以前学51的时候，对于引脚的输入输出可以采用关键字sbit实现位定义,例如

sbit LED1 = P1^3;
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在STM32中没有类似于sbit一样的关键字，但是提供了位带操作来实现类似于51的为才做。

图中可以看到，STM32在两个地方实现了位带。一个是SRAM区，另外一个是Peripherals(外设)区，以外设区为例，可以看到外设区位带实际占1MB空间，前面学习的寄存器操作都是在这个空间内操作的，对应的将外设的空间膨胀32倍，膨胀后的空间就是外设的位带别名区。
外设的寄存器位带区空间为0x400000000 ~ 0x400F0000，这1MB的空间包含了APB1/2和AHB1上所有外设的寄存器，AHB2/3总线上的寄存器没有包含在内。经过膨胀后，外设位带别名区的地址范围为0x42000000 ~ 0x43FFFFFF。
SRAM的不在这里说明，具体可以参照上图结合外设位带别名区的办法进行分析。

只看该作者 · 2023-7-27 23:43

位带别名区地址的计算
片上外设的位带区某个寄存器的地址为A，位序号为n（0 ≤ n ≤ 7），那么这个寄存器的位带别名区地址应该为：

AliasAddr = 0x42000000+(A-0x40000000) * 8 * 4 + n * 4
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例如F429开发板上的PH10的ODR寄存器 A = GPIOH_BASE+0x14，n = 10，那么其位带别名区的地址是：

Alias_Ph10_ODR= 0x42000000 + ( GPIOH_BASE + 0x14 -0x40000000) * 8 * 4 + 10 * 4
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另外，这里给出SRAM的位带别名区的计算公式：

AliasAddr = 0x22000000+(A-0x20000000) * 8 * 4 + n * 4
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整合一下，外设和SRAM可以用一个统一公式来计算位带别名区的地址：

/*addr为外设寄存器地址，bitnum为位号（0 ≤ n ≤ 7）*/
AliasAddr = (addr & 0xF0000000) + 0x02000000 + ((addr & 0x000FFFFF) << 5) + (bitnum << 2)

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公式分析：
①、addr & 0xF0000000是为了区别当前计算的是外设区还是SRAM区，比如地址为0x40006789，那么与0xF0000000与运算后，得结果为0x40000000，再加上0x02000000就等于0x42000000，那么就得出来这个寄存器为外设区寄存器，如果是0x22000000，那么就是SRAM区寄存器等同于原始公式中的0x42000000或者0x22000000；
②、addr & 0x000FFFFF则是屏蔽高三位，取出低五位的地址，0x40006789计算后，取出值为0x06789，等同于原始公式中的A-0x40000000或者A-0x20000000；
③、<< 5和<< 2则是通过位运算分别提到了* 8 * 4和* 4；

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用以上公式转出的位带别名区地址还不能立即使用，此时转换出来的地址是个立即数，并不能当作地址去使用，需要进行转换，这里用两个宏进行最终的操作：

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//计算位带别名区地址，并转换为地址指针

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



//最终操作的寄存器

#define BIT_ACTION(addr,bitnum)   BITBAND(addr,bitnum)

只看该作者 · 2023-7-27 23:44

位带操作的内容基本就这些，不太明白的话可以在看一下完整的程序。
bitband.h

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#ifndef __BSP_BIT_BAND_H__

#define __BSP_BIT_BAND_H__



#include "stm32f4xx.h"

#include "stm32f4xx_rcc.h"



//计算位带别名区地址

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



#define BIT_ACTION(addr,bitnum)   BITBAND(addr,bitnum)



/*A-H端口ODR地址*/

#define GPIOA_ODR_ADDR  (GPIOA_BASE+0x14)

#define GPIOB_ODR_ADDR  (GPIOB_BASE+0x14)

#define GPIOC_ODR_ADDR  (GPIOC_BASE+0x14)

#define GPIOD_ODR_ADDR  (GPIOD_BASE+0x14)

#define GPIOE_ODR_ADDR  (GPIOE_BASE+0x14)

#define GPIOF_ODR_ADDR  (GPIOR_BASE+0x14)

#define GPIOG_ODR_ADDR  (GPIOG_BASE+0x14)

#define GPIOH_ODR_ADDR  (GPIOH_BASE+0x14)



/*A-H端口IDR地址*/

#define GPIOA_IDR_ADDR  (GPIOA_BASE+0x10)

#define GPIOB_IDR_ADDR  (GPIOB_BASE+0x10)

#define GPIOC_IDR_ADDR  (GPIOC_BASE+0x10)

#define GPIOD_IDR_ADDR  (GPIOD_BASE+0x10)

#define GPIOE_IDR_ADDR  (GPIOE_BASE+0x10)

#define GPIOF_IDR_ADDR  (GPIOR_BASE+0x10)

#define GPIOG_IDR_ADDR  (GPIOG_BASE+0x10)

#define GPIOH_IDR_ADDR  (GPIOH_BASE+0x10)



/*A-H端口输出宏*/

#define PAout(n)    BIT_ACTION(GPIOA_ODR_ADDR,n)

#define PBout(n)    BIT_ACTION(GPIOB_ODR_ADDR,n)

#define PCout(n)    BIT_ACTION(GPIOC_ODR_ADDR,n)

#define PDout(n)    BIT_ACTION(GPIOD_ODR_ADDR,n)

#define PEout(n)    BIT_ACTION(GPIOE_ODR_ADDR,n)

#define PFout(n)    BIT_ACTION(GPIOF_ODR_ADDR,n)

#define PGout(n)    BIT_ACTION(GPIOG_ODR_ADDR,n)

#define PHout(n)    BIT_ACTION(GPIOH_ODR_ADDR,n)



/*A-H端口输入宏*/

#define PAin(n)    BIT_ACTION(GPIOA_IDR_ADDR,n)

#define PBin(n)    BIT_ACTION(GPIOB_IDR_ADDR,n)

#define PCin(n)    BIT_ACTION(GPIOC_IDR_ADDR,n)

#define PDin(n)    BIT_ACTION(GPIOD_IDR_ADDR,n)

#define PEin(n)    BIT_ACTION(GPIOE_IDR_ADDR,n)

#define PFin(n)    BIT_ACTION(GPIOF_IDR_ADDR,n)

#define PGin(n)    BIT_ACTION(GPIOG_IDR_ADDR,n)

#define PHin(n)    BIT_ACTION(GPIOH_IDR_ADDR,n)



#endif  /* __BSP_BIT_BAND_H__ */

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bsp_key.c中增加按键检测扫描函数Key1_Scan()和Key2_Scan()

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uint8_t Key1_Scan(void)

{



        if(PAin(0) == KEY_ON)                //判断按键是否按下

        {

            while(PAin(0) == KEY_ON);        //消抖，等待按键释放

            return KEY_ON;

        }

        else

            return KEY_OFF;

}



uint8_t Key2_Scan(void)

{

        if(PCin(13) == KEY_ON)               //判断按键是否按下

        {

            while(PCin(13) == KEY_ON);   //消抖，等待按键释放

            return KEY_ON;

        }

        else

            return KEY_OFF;

}

只看该作者 · 2023-7-27 23:44

main.c

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#include "stm32f4xx.h"

#include ".\LED\bsp_led.h"

#include ".\KEY\bsp_key.h"

#include ".\BIT_BAND\bsp_bit_band.h"





int main(void)

{

    LED_Config();    

    Key_Config();   

    while(1)

    {

        if(Key1_Scan() == KEY_ON)                //K1按键检测

        {

            PHout(10) = 0;                                //红灯亮

        }

        if(Key2_Scan() == KEY_ON)                //K2按键检测

        {

            PHout(10) = 1;                                //红灯灭

        }       

    }

}