【经验分享】STM32F1位带操作(寄存器、标准库、HAL库)

[复制链接]

STMCU小助手发布时间：2021-11-30 21:00

文章
文章封面:
文章简介:	位带操作也叫原子操作，也称别名。起作用直接进行位带操作，即直接读取寄存器的X位，或直接写寄存器的X位。

位带操作也叫原子操作，也称别名。起作用直接进行位带操作，即直接读取寄存器的X位，或直接写寄存器的X位。
   STM32的寄存器为32位的，在写入寄存器的x位中，通常操作为;排除寄存器除x外的其它位，在进行赋值。而位带操作可直接写寄存器的x位，使位操作更为便捷。

1. 实验内容及步骤：
实验内容：

   通过位带操作实现LED灯的翻转，和按键的读取。

   按键按下时，LED亮，松开按键时，LED灭；

步骤：

   根据原寄存器地址定位位带地址；

2. 硬件说明

   按键与PE4相连接，按下时低电平（所以GPIOE4应该配置为上拉输入，按下：低电平；松开：高电平）

   LED与PB5相连，另一端接VCC，（所以GPIOB5应该配置为推挽输出，亮：低电平；灭：高电平）

3. 位带操作原理
   STM32F1内部是有两个位带区的，如下图所示。

   位带操作分别有片上外设和片上SRAM。我们用的比较多的通常是片上外设的位带操作，一般用来控制GPIO的反转和读取。

其膨胀对应关系图如下图所示，以SRAM位带操作位例，0x2000 0000地址的第一位，映射到0x2200 0000地址。其用法如下所示：

   当0x2200 0000的内容=1时 => 0x2000 0000的内容=0x01

   当0x2200 0000的内容=0时 => 0x2000 0000的内容=0x00

   ……………

   当0x2200 0018的内容=1时 => 0x2000 0000的内容=0x40=(二进制)0100 0000

   当0x2200 0018的内容=0时 => 0x2000 0000的内容=0x00

4. 寄存器说明
位带映射地址如下图所示。（中文STM32参考手册P29）

位带操作的例子如下图所示（CM3权威指南CnR2）

   根据例子可写成通用的式子。

   bit_word_addr = (IN_ADDR_BASR&0xF0000000|0x02000000)+ (IN_ADDR_BASR&0x000FFFFF)*32+Bit*4

   =>

   bit_word_addr = (IN_ADDR_BASR&0xF0000000|0x02000000)+ ((IN_ADDR_BASR&0x000FFFFF)<<5)+(Bit<<2)

   如要控制LED灯（PB5）

   IN_ADDR_BASR = GPIOB的输出寄存器 = 0X4001 0C00 + 0x0C;

   Bit = 5

5. 程序设计
   代码班的通用位带操作地址转换宏定义如下：

#define BIT_WORD_ADDR(IN_ADDR,BIT) *(__IO uint32_t*)((IN_ADDR&0xF0000000|0x02000000) +((IN_ADDR&0x000FFFFF)<<5) + (BIT<<2))

复制代码

GPIO的输出位带宏定义如下定义

#define BPB_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOA_BASE+0x0C),BIT)

复制代码

BIT为要操作的位。
   在本实验中要操作LED(PB5)，因此BIT=5；

   GPIO的输入位带宏定义如下定义

      #define BPE_IN(BIT)  BIT_WORD_ADDR((GPIOE_BASE+0x08),BIT)
   BIT为要操作的位。

在本实验中要读取按键（PE4）的值，因此BIT=4；

位带操作源码：

源码筛选了关键部分，详细看源码。

#define BIT_WORD_ADDR(IN_ADDR,BIT) *(__IO uint32_t*)((IN_ADDR&0xF0000000|0x02000000) +\. Y$ z, ^ b* x; {" Y
((IN_ADDR&0x000FFFFF)<<5) +\
(BIT<<2))1 a) \4 M, k/ {* p
; Y* k) V) S7 I0 ?
//GPIO_OUT: F0 q: [) m j. y T& J
#define BPA_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOA_BASE+0x0C),BIT)
: o. j6 _ r6 W( F1 ^0 ]6 k: u
#define BPB_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOB_BASE+0x0C),BIT)7 ~. c! S8 B0 |: `. S
#define BPC_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOC_BASE+0x0C),BIT)9 z- N; L9 c; c5 A+ ]% f
#define BPD_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOD_BASE+0x0C),BIT)% [+ O, k) q9 a/ s
#define BPE_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOE_BASE+0x0C),BIT)
, x& z. V8 O: C7 R2 q
#define BPF_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOF_BASE+0x0C),BIT)
8 Y0 A! E6 Q/ y: T+ A2 ]6 C
#define BPG_OUT(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOG_BASE+0x0C),BIT). F) v! b: l6 U; ]5 R6 q) D0 }/ X$ C
//GPIO_IN. c/ r$ t* _) I+ v7 ?
#define BPA_IN(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOA_BASE+0x08),BIT)
) O2 g9 l3 T, \. C
#define BPB_IN(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOB_BASE+0x08),BIT)
" d7 J% r; N. v- J4 c" S
#define BPC_IN(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOC_BASE+0x08),BIT)" n( I! u' I8 C0 `2 S
#define BPD_IN(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOD_BASE+0x08),BIT)# D6 l5 i1 t+ u
#define BPE_IN(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOE_BASE+0x08),BIT), o$ m, Z5 N* f; A
#define BPF_IN(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOF_BASE+0x08),BIT)) j3 Z1 i) W6 Q! Y
#define BPG_IN(BIT) BIT_WORD_ADDR((GPIOG_BASE+0x08),BIT)