STM32F429--位带操作
一、位带操作的原理
51单片机可以直接对某一位IO进行读写操作，而STM32则通过位带操作来控制一个单独的IO口。
概念
- 位带区：支持位带操作的地址区。
- 位带别名区：对别名地址的访问最终作用到位带区的访问上。位带别名区对位带区的访问有个地址映射过程。
目的
对位带区的比特位进行独立的读写操作，即单独操作一个位 ，它是通过对位带别名区的操作来实现。
具体过程：
对位带别名区进行读写访问，位带别名区通过地址映射关系映射到相应的位带区，对位带区进行原始比特的读写操作。
地址映射
对位带别名区进行读且操作 ---------------------->对位带区进行读且操作(目的)
下面是位带操作的一些说明
二、计算公式
字节地址为A，比特位序号为n(0<=n<=7)
说明：“*4”表示一个字为4个字节，“*8”表示一个字节中有8个比特。
将上述的外设位带区和SRAM位带区进行统一，得到下面的公式：
((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
其中4*8=32=2的5次方，4=2的2次方，相当于左移了5位和2位
公式解析
- add &0xF000 0000:目的是取出4和2，用于区分是外设还是SRAM。然后再加上0x2000000就等于外设/SRAM位带别名区的起始地址。
- add &0x000FFFFF:屏蔽掉高3位。外设位带区的最高地址为0x400F0000,SRAM位带区的最高地址为0x200F 0000，(0x400F 0000 - 0X4000 0000)与(0x200F 0000-0x2000 0000)在求偏移地址相减的时候只有低五位有效，所以就把剩下的高3位屏蔽掉，剩下的5位和F做与运算即可。
三、举例
假如要操作GPIOH的ODR寄存器的10位，就可以通过位带操作来访问
//1.宏定义ADDR
#define GPIOH_ODR_ADDR (GPIOH_BASE+0X14)
//2.求出位带别名区的地址 传进两个参数 参数一:ADDR 参数二：位数(即公式里面的n)
#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
//3.把求出来的位带别名区(立即数)强制类型转换为指针，编译器才知道是地址
//即将BITBAND传入MEM_ADDR中
#define MEM_ADDR(addr) (*(volatile unsigned long *)(addr))
假设LED_GPIO_Config()是LED灯初始化程序
此处重点是说明位带的知识点，详情可以查看我的上一篇文章：
STM32F429--标准库点亮LED灯
https://blog.csdn.net/ABCisCOOL/article/details/106170244
此时在main函数里面直接调用即可,把
void main(void)
{
while(1)
{
LED_GPIO_Config()；
MEM_ADDR(GPIOH_ODR_ADDR,10) == 0 ；
}
}
上述的操作是不是相对来说，可读性还比较差呢，试试下面改进的写法，是不是有点像51的编程了呢？
//1.宏定义ADDR
#define GPIOH_ODR_ADDR (GPIOH_BASE+0X14)
//2.求出位带别名区的地址 传进两个参数 参数一:ADDR 参数二：位数(即公式里面的n)
#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
//3.把求出来的位带别名区(立即数)强制类型转换为指针，编译器才知道是地址
//即将BITBAND传入MEM_ADDR中
#define MEM_ADDR(addr) (*(volatile unsigned long *)(addr))
//4.嵌套宏
#define BIT_ACTION(addr,bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr,bitnum))
//相当于操作PH的端口 如 PH10 ，是不是很接近51了呢
#define PHout(n) BIT_ACTION(GPIOH_ODR_ADDR,bitnum)
void main(void)
{
while(1)
{
LED_GPIO_Config()；
PHout(10) == 0 ；
}
}
如果我们需要操作多个引脚，可以先将其封装起来，然后利用
PAout,PBout,…,PHout等方式来对单独的位进行操作。
附：
本文还说明的还不够详细，还是不清楚的朋友，可以看一下火哥的讲解视频:
https://www.bilibili.com/video/BV1Ws411c7A8?p=23
作业
1- 如何实现GPIO端口的ODR寄存器的位操作
2- 如何实现其他GPIO口的IDR寄存器的位操作
3- 重新实现GPIO输入–按键检测部分的代码，读取IO电平的哪一部分代码，用位带操作的形式操作
提示：unit16_t temp; temp == PAint(10);
4- 把绿灯和蓝灯也点亮
参考答案：
1-
/*GPIOA~GPIOH的ODR寄存器位带操作,*/
#define GPIOA_ODR_ADDR (GPIOA_BASE+0X14)
#define GPIOB_ODR_ADDR (GPIOB_BASE+0X14)
#define GPIOC_ODR_ADDR (GPIOC_BASE+0X14)
#define GPIOD_ODR_ADDR (GPIOD_BASE+0X14)
#define GPIOF_ODR_ADDR (GPIOE_BASE+0X14)
#define GPIOG_ODR_ADDR (GPIOF_BASE+0X14)
#define GPIOH_ODR_ADDR (GPIOH_BASE+0X14)
/*中间这三个不需要改动*/
#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) (*(volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ACTION(addr,bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr,bitnum))
#define PAout(n) BIT_ACTION(GPIOA_ODR_ADDR,bitnum)
#define PBout(n) BIT_ACTION(GPIOB_ODR_ADDR,bitnum)
#define PCout(n) BIT_ACTION(GPIOC_ODR_ADDR,bitnum)
#define PDout(n) BIT_ACTION(GPIOD_ODR_ADDR,bitnum)
#define PEout(n) BIT_ACTION(GPIOE_ODR_ADDR,bitnum)
#define PFout(n) BIT_ACTION(GPIOF_ODR_ADDR,bitnum)
#define PGout(n) BIT_ACTION(GPIOG_ODR_ADDR,bitnum)
#define PHout(n) BIT_ACTION(GPIOH_ODR_ADDR,bitnum)
2-
/*GPIOA~GPIOH的IDR寄存器位带操作,*/
#define GPIOA_IDR_ADDR (GPIOA_BASE+0X10)
#define GPIOB_IDR_ADDR (GPIOB_BASE+0X10)
#define GPIOC_IDR_ADDR (GPIOC_BASE+0X10)
#define GPIOD_IDR_ADDR (GPIOD_BASE+0X10)
#define GPIOE_IDR_ADDR (GPIOE_BASE+0X10)
#define GPIOF_IDR_ADDR (GPIOF_BASE+0X10)
#define GPIOG_IDR_ADDR (GPIOG_BASE+0X10)
#define GPIOH_IDR_ADDR (GPIOH_BASE+0X10)
#define PAint(n) BIT_ACTION(GPIOA_IDR_ADDR,bitnum)
#define PBint(n) BIT_ACTION(GPIOB_IDR_ADDR,bitnum)
#define PCint(n) BIT_ACTION(GPIOC_IDR_ADDR,bitnum)
#define PDint(n) BIT_ACTION(GPIOD_IDR_ADDR,bitnum)
#define PEint(n) BIT_ACTION(GPIOE_IDR_ADDR,bitnum)
#define PFint(n) BIT_ACTION(GPIOF_IDR_ADDR,bitnum)
#define PGint(n) BIT_ACTION(GPIOG_IDR_ADDR,bitnum)
#define PHint(n) BIT_ACTION(GPIOH_IDR_ADDR,bitnum)
3-按键接的是PA0端口号
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON)
{
//如果按下了,KEY_ON 1
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);
//做相应的动作
return KEY_ON;
}
else return KEY_OFF;
}
重新实现如下
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
unit16_t temp;
temp = PAint(0)；
if (temp== 1)
{
printf("有按键按下，做相应的动作");
}
}
4-
红灯点亮的程序
#define LED_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
#define LED_GPIO_PORT GPIOH
#define LED_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOH
//配置函数
void LED_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//0-打开系统时钟
RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);
//1-设置引脚
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_GPIO_PIN;
//2-设置为输出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
//3-设置为推挽输出类型
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
//4-设置为上拉
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
//5-设置速度50MHZ
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;
//把引脚写进寄存器的函数
GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
void LED_R_LIGHT(void)
{
PHout(10)==0;
}
绿灯：
#define LED_GPIO_PIN GPIO_Pin_11
void LED_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//0-打开系统时钟
RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);
//1-设置引脚
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_GPIO_PIN;
//2-设置为输出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
//3-设置为推挽输出类型
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
//4-设置为上拉
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
//5-设置速度50MHZ
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;
//把引脚写进寄存器的函数
GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
void LED_G_LIGHT(void)
{
PHout(11)==0;
}
蓝灯：
#define LED_GPIO_PIN GPIO_Pin_12
void LED_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//0-打开系统时钟
RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);
//1-设置引脚
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_GPIO_PIN;
//2-设置为输出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
//3-设置为推挽输出类型
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
//4-设置为上拉
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
//5-设置速度50MHZ
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;
//把引脚写进寄存器的函数
GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
void LED_B_LIGHT(void)
{
PHout(12)==0;
}