STM32 之位带操作

在 CM3 支持的位带中，有两个区中实现了位带。

其中一个是 SRAM 区的最低 1MB 范围，0x20000000 ‐ 0x200FFFFF（SRAM 区中的最低 1MB）；

第二个则是片内外设区的最低 1MB范围，0x40000000 ‐ 0x400FFFFF（片上外设区中的最低 1MB）。

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。

CM3 使用如下术语来表示位带存储的相关地址

*位带区： 支持位带操作的地址区

*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：这中间有一个地址映射过程）

位带区中的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（位带别名区的字只有 最低位 有意义）。

对于SRAM中的某个比特，

该比特在位带别名区的地址：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，

该比特在位带别名区的地址：AliasAddr =0x42000000 + ((A‐0x40000000)*8+n)*4

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

　　　　　　　　　　　　　　　　　 其中 A 为该比特所在的字节的地址，0 <= n <= 7

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

　　　　　　　　　　　　　　　　　　当然，位带操作并不只限于以字为单位的传送。亦可以按半字和字节为单位传送。　

位带操作有很多好处，其中重要的一项就是，在多任务系统中，用于实现共享资源在任务间的“互锁”访问。多任务的共享资源必须满足一次只有一个任务访问它——亦即所谓的“原子操作”。

在 C 语言中使用位带操作

在 C编译器中并没有直接支持位带操作。比如，C 编译器并不知道同一块内存，能够使用不同的地址来访问，也不知道对位带别名区的访问只对 LSB 有效。

欲在 C中使用位带操作，最简单的做法就是#define 一个位带别名区的地址。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;　　　　　　　　//使用正常地址访问寄存器

　　*DEVICE_REG0_BIT1 = 0x1; // 通过位带别名地址设置 bit1

还可以更简化：

　　//把“位带地址＋位序号”转换成别名地址的宏

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

　　//把该地址转换成一个指针

　　#defineMEM_ADDR(addr)*((volatile unsigned long *) (addr))

　　于是：

　　MEM_ADDR(DEVICE_REG0) = 0xAB; 　　　　　　　　　　　　//使用正常地址访问寄存器　　

　　MEM_ADDR(BITBAND(DEVICE_REG0,1)) = 0x1;　　　　　　　 //使用位带别名地址

注意：当你使用位带功能时，要访问的变量必须用 volatile 来定义。因为 C 编译器并不知道同一个比特可以有两个地址。所以就要通过 volatile，使得编译器每次都如实地把新数值写入存储器，而不再会出于优化的考虑，在中途使用寄存器来操作数据的复本，直到最后才把复本写回。

在 GCC和 RealView MDK (即 Keil) 开发工具中，允许定义变量时手工指定其地址。如：

　　　volatile unsigned longbbVarAry[7]__attribute__((at(0x20003014) ));

　volatile unsigned long* constpbbaVar= (void*)(0x22000000+0x3014*8*4);

　//在 long*后面的“const”通知编译器：该指针不能再被修改而指向其它地址。

　//注意：at()中的地址必须对齐到4 字节边界。

这样，就在0x20003014处分配了7个字，共得到了32*7=224 个比特。

再使用这些比特时，可以通过如下的的形式：

　 pbbaVar[136]=1; //置位第 136号比特

不过这有个局限：编译器无法检查是否下标越界。

那为什么不定义成“ baVarAry[224]“的数组呢？

这也是一个编译器的局限：它不知道这个数组其实就是 bbVarAry[7]，从而在计算程序对内存的占用量上，会平白无故地多计入224*4个字节。

对于指针义，为每个需要使用的比特取一个字面值的名字，在下标中只使用字面值名字，不再写真实的数字，就可以极大程度地避免数组越界。

请注意：在定义这“两个”变量时，前面加上了“volatile”。如果不再使用bbVarAry 来访问这些