- #define GPIOA_ODR (*(volatile uint32_t*)0x48000014) // GPIOA 输出数据寄存器地址
- #define PIN_5 5
- // 置位PA5引脚（输出高）
- GPIOA_ODR |= (1 << PIN_5);
2、使用宏定义
使用宏定义可以提高代码的可移植性和可读性，减少硬编码。
- #define SET_BIT(REG, BIT) ((REG) |= (1 << (BIT)))
- #define CLEAR_BIT(REG, BIT) ((REG) &= ~(1 << (BIT)))
- #define TOGGLE_BIT(REG, BIT) ((REG) ^= (1 << (BIT)))
- #define READ_BIT(REG, BIT) (((REG) & (1 << (BIT))) ? 1 : 0)
示例（使用宏定义控制GPIO）：
- SET_BIT(GPIOA_ODR, PIN_5); // 置位
- CLEAR_BIT(GPIOA_ODR, PIN_5); // 清零
- TOGGLE_BIT(GPIOA_ODR, PIN_5); // 翻转
- int state = READ_BIT(GPIOA_ODR, PIN_5); // 读取状态
3、使用结构体映射寄存器
单片机的寄存器通常是地址连续的，可以使用结构体映射寄存器，提高代码的可读性和可维护性。
- typedef struct {
- volatile uint32_t MODER; // 模式寄存器
- volatile uint32_t OTYPER; // 输出类型寄存器
- volatile uint32_t OSPEEDR; // 输出速度寄存器
- volatile uint32_t PUPDR; // 上拉/下拉寄存器
- volatile uint32_t IDR; // 输入数据寄存器
- volatile uint32_t ODR; // 输出数据寄存器
- } GPIO_TypeDef;
- #define GPIOA ((GPIO_TypeDef*) 0x48000000) // GPIOA基地址
- // 设置PA5为输出模式
- GPIOA->MODER |= (1 << (5 * 2));
4、使用位带操作（Bit-Banding，适用于Cortex-M）
对于Cortex-M架构，位带操作允许对单个位进行原子读写，不影响寄存器的其他位。
位带区地址计算公式：
- 位地址 = 位带基地址 + (字偏移 × 32) + (位号 × 4)
示例（Cortex-M4，使用位带操作置位/清零）：
- #define BITBAND(addr, bit) ((volatile uint32_t*)(0x42000000 + ((addr - 0x40000000) * 32) + (bit * 4)))
- #define GPIOA_ODR 0x48000014
- #define PA5 5
- // 置位PA5
- *BITBAND(GPIOA_ODR, PA5) = 1;
- // 清零PA5
- *BITBAND(GPIOA_ODR, PA5) = 0;
5、使用位字段优化位操作
C语言提供了位字段（Bit Fields）功能，可以定义结构体，并指定每个字段占用的位数，适用于某些特殊寄存器操作。
- typedef struct {
- uint32_t BIT0 : 1;
- uint32_t BIT1 : 1;
- uint32_t BIT2 : 1;
- uint32_t BIT3 : 1;
- uint32_t BIT4 : 1;
- uint32_t BIT5 : 1;
- uint32_t BIT6 : 1;
- uint32_t BIT7 : 1;
- uint32_t RESERVED : 24;
- } GPIO_ODR_Bits;
- #define GPIOA_ODR_BB (*(volatile GPIO_ODR_Bits*)0x48000014)
- // 置位PA5
- GPIOA_ODR_BB.BIT5 = 1;
- // 清零PA5
- GPIOA_ODR_BB.BIT5 = 0;
6、避免常见错误
避免误清其他位：
- REG &= ~(1 << BIT_POS); // 正确：仅清除 BIT_POS 位
- REG &= 0; // 错误：清零整个寄存器
注意寄存器的读写顺序：
- REG |= (1 << BIT_POS); // 先读取 REG，然后置位
可能导致竞态问题，可使用：
- __disable_irq();
- REG |= (1 << BIT_POS);
- __enable_irq();
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