一、什么是位帶操作

位帶操作簡單講就是將一個對二進制位的操作映射到一個32位的地址上，通過給這個地址置0或1來給這個二進制位置0或1。

二、CM3的位帶操作

在CM3支持的位段中，有兩個區中實現了位段。

其中一個是 SRAM 區的最低 1MB 范圍，0x20000000‐0x200FFFFF（SRAM 區中的最低 1MB）；

第二個則是片內外設區的最低 1MB范圍，0x40000000‐0x400FFFFF（片上外設區中的最低 1MB）。

從上圖可以看出，SRAM中地址為0x20000000單元的32位Bit可以分別被映射到0x22000000-0x2200008F的128字節的地址范圍中，即0x20000000-0x20000003的4個字節的32位Bit被分別映射到地址為0x22000000, 0x22000004, 0x22000008, 0x2200000C, 0x22000010, …, 0x22000080, 0x22000084,0x22000088, 0x2200008C的32個地址上。

    同樣，對片內外設寄存器的操作也是類似的，只不過地址的范圍不同。片內外設中地址為0x40000000單元的32位Bit可以分別被映射到0x42000000-0x2200008F的128字節的地址范圍中，即0x40000000-0x40000003的4個字節的32位Bit被分別映射到地址為0x42000000, 0x42000004, 0x42000008, 0x4200000C, 0x42000010, …, 0x42000080, 0x42000084,0x42000088, 0x4200008C的32個地址上。

三、編程中如何進行位帶地址轉換

對SRAM位帶區的某個比特，記它所在字節地址為A，位序號為n(0<=n<=7)，則該比特在別名區的地址為：

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

對于片上外設位帶區的某個比特，記它所在字節的地址為A，位序號為n(0<=n<=7)，則該比特在別名區的地址為：

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

對于SRAM中的某個地址肯定是在0x20000000~0x200FFFFF之間，而在片內外設的某個地址肯定在0x40000000~0x400FFFFF之間，假設地址為A，可以通過：

A &0xF0000000 + 0x02000000

得到地址為A的數據對應的位帶區的首地址，后面的(A-0x20000000)*32+n*4和(A-0x40000000)*32+n*4可以統一為(A-A&0xF0000000)*32+n*4，則兩個區間的位帶地址的表達式可以統一為：

AliasAddr= (A& 0xF0000000 + 0x02000000)+ (A-A&0xF0000000)*32+n*4

將乘法運算換成左移位運算，則表示為：

AliasAddr= (A& 0xF0000000 + 0x02000000)+ ((A-A&0xF0000000)<<5)+(n<<2)

而(A-A&0xF0000000)實際上就是地址A相對于0x20000000或者0x40000000的偏移地址，只需要保留低20位，高12位取0即可，所以(A-A&0xF0000000)等效于：A&0xFFFFF

在C編程中定義如下宏進行地址轉換：

#defineBITBAND(addr,n) ((addr&0xF0000000) + 0x02000000 +((addr&0xFFFFF)<<5) + (n<<2))

下面的宏將地址轉換成變量形式：

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

下面的宏將某一具體地址及第n位映射到位帶

#defineBIT_ADDR(addr,n) MEM_ADDR(BITBAND(addr,n))

有了這些宏定義，就可以對位映射到位帶區了。例如對GPIOA的數據輸出寄存器的第0為操作，GPIOA的基地址為0x40010800，而端口輸出寄存器GPIOx_ODR的地址偏移為12，則GPIOA_ODR寄存器的地址為0x4001080C，可以定義如下的宏：

#definePAOut(n)  BIT_ADDR(0x4001080C , n)

這樣，如果在程序中想在GPIOA_0輸出低電平，只需要如下賦值語句：

PAOut(0) = 0;

四、應用實例

1、硬件連接：現在將STM32F103ZET6的GPIOC的0-7引腳連接到共陽數碼管的a-h端。

2、采用STM32F10X外設庫函數，這里使用到stm32f10x_rcc.h, stm32f10x_rcc.c, stm32f10x_gpio.h, stmf10x_gpio.c，項目的創建過程請參看：https://blog.csdn.net/fanxp66/article/details/80215090

3、新建led.h頭文件，輸入以下內容：

/*

LED頭文件，GPIO初始化

GPIO位帶操作

*/

#ifndef __LED__H

#define __LED__H

#include "stm32f10x_gpio.h"

#include "stm32f10x_rcc.h"

//定義位帶地址宏

#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000) + 0x02000000 + ((addr&0x000FFFFF)<<5) + (bitnum<<2))

#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))

#define BIT_ADDR(addr,bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr,bitnum))

//IO口地址映射

//數據輸出寄存器地址

#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE + 12)

//定義GPIOC的位地址變量宏，位輸出宏

#define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)

#define LED_PORT   GPIOC

#define LED_PIN    (GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7)

#define LED_PORT_RCC RCC_APB2Periph_GPIOC

void LED_Init(void);

#endif

4、新建led.c程序文件，內容如下：

#include "led.h"

void LED_Init()

{

     GPIO_InitTypeDef GPIOC_0_mode;

     RCC_APB2PeriphClockCmd( LED_PORT_RCC, ENABLE );    //使能GPIOC時鐘

     GPIOC_0_mode.GPIO_Pin = LED_PIN;

     GPIOC_0_mode.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

     GPIOC_0_mode.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

     GPIO_Init(GPIOC, &GPIOC_0_mode);

}

5、將led.c加入到項目的"User"組中，在項目配置中，配置C/C++的包含路徑有能找到led.h的路徑。

6、修改main.c程序，內容為：

#include "stm32f10x.h"

#include "stm32f10x_rcc.h"

#include "led.h"

void delay(int t)

{

     int i;

     for( ;t>0; t--)

         for(i=0;i<1000;i++);

}

int main()

{

     u32 i,j;

     //共陽數碼管’0’-‘9’的顯示碼

     u32 LED[10] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

     LED_Init();

     while(1)

     {

         for(i=0;i<10;i++)

         {

              //根據 LED[n]數組的值決定數碼管各個段位的顯示

              for(j=0; j<8; j++)

                   if( ~(LED[i]) & 0x1<

                       PCout(j) = 0;

                   else

                       PCout(j) = 1;

              delay(10000);

         }

     }

}