STM32 进阶教程 8 - 位带操作

前言

有过51单片机开发经历的朋友应该都对51的IO口或一些特殊寄存器可以直接按位操作的方式不陌生吧，那么在stm32中有没有类似的操作呢，答案是肯定的，本节将给大家介绍如何在STM32中实现位带操作。

在《ARM Cortex-M3权为指南》中的第87页对位带操作如下描述：

位带操作

支持了位带操作后，可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。在 CM3中，有两个区中实现了位带。其中一个是 SRAM 区的最低 1MB 范围，第二个则是片内外设区的最低 1MB 范围。这两个区中的地址除了可以像普通的 RAM 一样使用外，它们还都有自己的“位带别名区”，位带别名区把每个比特膨胀成一个 32 位的字。当你通过位带别名区访问这些字时，就可以达到访问原始比特的目的。

位带区与位带别名区的膨胀关系图 A

位带区与位带别名区的膨胀对应关系图 B

示例详解

基于硬件平台： STM32F10C8T6最小系统板， MCU 的型号是 STM32F103c8t6, 使用stm32cubemx 工具自动产生的配置工程，使用KEIL5编译代码。

本示例所用的最小系统板原理图：

关于CUBEMX工具及KEIL工具的操作将不再细讲，如果还有不熟悉的可以查看之前的教程文档。下面直接介绍工程配置：
1. 系统时钟树

定时器配置

引脚配置

中断配置（保持默认）

工程代码

本节以stm32f103芯片为例，关于位带操作的基本说明/举例(可参看《ARM Cortex-M3权为指南》):

位带操作的概念其实30年前就有了，那还是8051 单片机开创的先河。如今，CM3 将此能力进化，这里的位带操作是 8051 位寻址区的威力大幅加强版。

CM3 使用如下术语来表示位带存储的相关地址

z 位带区：支持位带操作的地址区

z 位带别名：对别名地址的访问最终作用到位带区的访问上（注意：这中途有一个对

地址映射过程）

在位带区中，每个比特都映射到别名地址区的一个字——这是只有 LSB 有效的字。当一个别名地址被访问时，会先把该地址变换成位带地址。对于读操作，读取位带地址中的一个字，再把需要的位右移到 LSB，并把 LSB 返回。对于写操作，把需要写的位左移至对应的位序号处，然后执行一个原子的“读－改－写”过程。

支持位带操作的两个内存区的范围是：

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

0x4000_0000‐0x400F_FFFF（片上外设区中的最低 1MB）

对于 SRAM 位带区的某个比特，记它所在字节地址为 A, 位序号为 n(0<=n<=7)，则该比特在别名区的地址为：

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

对于片上外设位带区的某个比特，记它所在字节的地址为 A,位序号为 n(0<=n<=7)，则该比特在别名区的地址为：

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

上式中，“*4”表示一个字为 4 个字节，“*8”表示一个字节中有 8 个比特。

对于 SRAM 内存区，位带别名的重映射如表 5.2 所示：

表 5.2 SRAM 区中的位带地址映射

位带区等效的别名地址

0x20000000.0 0x22000000.0

0x20000000.1 0x22000004.0

0x20000000.2 0x22000008.0

…

0x20000000.31 0x2200007C.0

0x20000004.0 0x22000080.0

0x20000004.1 0x22000084.0

0x20000004.2 0x22000088.0

…

0x200FFFFC.31 0x23FFFFFC.0

对于片上外设，映射关系如下表所示：

表 5.3 SRAM 区中的位带地址映射

位带区等效的别名地址

0x40000000.0 0x42000000.0

0x40000000.1 0x42000004.0

0x40000000.2 0x42000008.0

…

0x40000000.31 0x4200007C.0

0x40000004.0 0x42000080.0

0x40000004.1 0x42000084.0

0x40000004.2 0x42000088.0

…

0x400FFFFC.31 0x43FFFFFC.0

在main.c中加入如下图所示代码：

编译工程，下载程序看效果，可以看到LED(PC13引脚驱动)亮500ms灭500ms交替进行，查看PC13引脚上的波形：

通过上面的实例，我们成功地通过使用位带别名地址实现对寄存器中位的操作程，成功控制PC13引脚来控制LED的亮灭。是不是很简单，对于在SRAMSRAM 内存区，通过位带别名同样可以轻易实现对位操作，有兴趣的同学可以自行实险一下。

OK,本期实验完成！下期见！同时如果大家有什么疑问或是有想了解的其它内容，也欢迎大家留言！！最后喜欢这个公众号的同学们记得加关注了，会有不定期技术干货推出！！

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