【经验分享】对于STM32别名区的理解

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STMCU小助手发布时间：2022-2-1 18:00

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文章简介:	对于STM32别名区的理解

对1. 什么是位段、位带别名区？
2. 它有什么好处？

答1：是这样的，记得MCS51吗？ MCS51就是有位操作，以一位（BIT）为数据对象的操作，
   MCS51可以简单的将P1口的第2位独立操作：P1.2=0；P1.2=1 ;  就是这样把P1口的第三个脚（BIT2）置0置。
   而现在STM32的位段、位带别名区就为了实现这样的功能。
   对象可以是SRAM,I/O外设空间。实现对这些地方的某一位的操作。
   它是这样的。在寻址空间（32位地址是 4GB ）另一地方，取个别名区空间，从这地址开始处，每一个字（32BIT）
   就对应SRAM或I/O的一位。
   这样呢，1MB SRAM就可以有32MB的对应别名区空间，就是1位膨胀到32位（1BIT 变为1个字）
   我们对这个别名区空间开始的某一字操作，置0或置1，就等于它映射的SRAM或I/O相应的某地址的某一位的操作。
答2：  简单来说，可以把代码缩小，速度更快，效率更高，更安全。
   一般操作要6条指令，而使用位带别名区只要4条指令。
   一般操作是  读－改－写  的方式，而位带别名区是写操作。防止中断对读－改－写  的方式的影响。

//  STM32支持了位带操作（bit_band）,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。
//
//  每个比特膨胀成一个32 位的字,就是把  1M  扩展为 32M ,
//
//  于是；RAM地址 0X200000000（一个字节）扩展到8个32 位的字,它们是：（STM32中的SRAM依然是8位的，所以RAM中任一地址对应一个字节内容）
// 0X220000000 ,0X220000004，0X220000008，0X22000000C,0X220000010,0X220000014, 0X220000018,0X22000001C

// 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SRAM 位带区的某个比特，记它所在字节地址为A,位序号
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。

// 把“位带地址＋位序号”转换别名地址宏
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
//把该地址转换成一个指针
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
// MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

例如点亮LED

// 使用STM32库
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4); //关LED5
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7); //开LED2

// 一般读操作
STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BR4 =1;// 1：清除对应的ODRy位为0
STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BS7 =1;// 1：设置对应的ODRy位为1

//如果使用位带别名区操作
STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BR[4] =1;// 1：清除对应的ODRy位为0
STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BS[7] =1;// 1：设置对应的ODRy位为1

代码比STM32库高效十倍！

对内存变量的位操作。

1. // SRAM 变量
2.

3. long CRCValue;
4.

5. // 把“位带地址＋位序号”转换别名地址宏
6. #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
7. //把该地址转换成一个指针
8. #define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
9.

10. // 对32位变量的BIT1 置 1 ：
11.

12. MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;
13.

14. //对任意一位( 第23位 ) 判断：
15.

  16. if(MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,23))==1)
  17. {
  18.

19. }

STM32(cortex_m3) 的 Bit-Banding 怎样理解？

STM32(cortex_m3) 的 Bit-Banding 该怎样理解？

原文是这样的：

Bit-Banding
The Cortex-M3 memory map includes two bit-band memory regions. These regions map each word in an alias region of memory to a bit in a bit-band region of memory. Writing to a word in the alias region has the same effect as a read-modify-write operation on the targeted bit in the bit-band region.
All the STM32F10x peripheral registers are mapped in a bit-band region. This feature is consequently intensively used in functions which perform single bit set/reset in order to reduce and optimize code size.
......
/* Peripheral address in the alias region */
#define PERIPH_BB_BASE ((u32)0x42000000)

它举的例子中，这个 PERIPH_BB_BASE ((u32)0x42000000) 是如何确定的？

这个文档是 STM32 的 Firware library 的 PDF文件。
Bit-Banding的意思是：对Bit-Band区一个字的操作对应实际存储器中的一位。

在STM32F10xxx的技术参考手册中第2.3.3节，有这样的描述：

Cortex-M3存储器映像包括两个位段(bit-band)区。这两个位段区将别名存储器区中的每个字映射到位段存储器区的一个位，在别名存储区写入一个字具有对位段区的目标位执行读-改-写操作的相同效果。

在STM32F10x里，外设寄存器和SRAM都被映射到一个位段区里，这允许执行单一的位段的写和读操作。

下面的映射公式给出了别名区中的每个字是如何对应位带区的相应位的：
bit_word_addr = bit_band_base + (byte_offset x 32) + (bit_number × 4)
其中：
- bit_word_addr 是别名存储器区中字的地址，它映射到某个目标位。
- bit_band_base 是别名区的起始地址。
- byte_offset 是包含目标位的字节在位段里的序号
- bit_number 是目标位所在位置（0-31）
下面的例子说明如何映射别名区中SRAM地址为0x20000300的字节中的位2：
0x22006008 = 0x22000000 + (0x300*32) + (2*4).
对0x22006008地址的写操作和对SRAM中地址0x20000300字节的位2执行读-改-写操作有着相同的效果。

读0x22006008地址返回SRAM中地址0x20000300字节的位2的值(0x01 or 0x00)。

请参考《Cortex-M3技术参考手册》以了解更多有关位段的信息。

上面例子中的基地址0x22000000和你所讲的基地址0x42000000是固定在芯片中，你必须用这两个地址；基地址0x22000000用于操作内置RAM，基地址0x42000000用于操作内置外设。

STM32位定义
你可以才用先用__at来指定一个变量的ARM地址
然后在定义,那么你在程序中就可以象51中一样使用了,我就是这么定义的.
例:
unsigned long System_Mark[10] __attribute__  ((at(0x20000200)));    //开辟了10个32位的RAM来定义位标志
#define System_Mark0          0x20000200
#define System_Mark0_OFFSET    (System_Mark0 - SRAM_BASE)
#define Moter_State_Changed       ( *(vu32 *)(SRAM_BB_BASE | (System_Mark0_OFFSET<<5 | 0<<2)))
#define Moter0_Direction                ( *(vu32 *)(SRAM_BB_BASE | (System_Mark0_OFFSET<<5 | 0<<2)))

那么我在程序就中就可以对:
Moter_State_Changed =1;/Moter_State_Changed =0/ if (Moter_State_Changed)
Moter_State_Changed =~Moter_State_Changed;Moter_State_Changed =!Moter_State_Changed;