AVR單片機C語言程序設計中的位操作

它實際上控制著PB口的8個端口PB0-PB7的方向，也就是說它的每一位都控制一個端口的方向，如果我們要把端口PB0-PB3設置為輸出口，而把PB4-PB7設置為輸入口，在不用位運算符的情況下，我們可以直接使用賦值語句DDRB=0x0f來實現(xiàn)，這樣是完全可以實現(xiàn)的。
但是如果出現(xiàn)下面的情況：在程序中PB口的8位端口的狀態(tài)本來是1、3、5、7為輸入。0、2、4、6為輸出（即DDRB=0x55),接下來要將PB口的第1位設置為輸出，其它端口的狀態(tài)不變，然后又要將第2位設置為輸入，其它端口的狀態(tài)不變。該怎么實現(xiàn)？也許我們仍然可以使用賦值語句來實現(xiàn)，比如DDRB=0x55;接下來設置DDRB=0x57;然后再設置DDRB=0x53;首先要肯定的是，這種做法是絕對正確的。但是我們可能有沒有注意到，在改變其中一位的值的時候，我們同時還要考慮其它7位的狀態(tài)，并且要小心翼翼的避免不小心改變了其它位的值。
那么有沒有一種方法，可以簡單的實現(xiàn)修改某一位的狀態(tài)，同時不會改變其它位的狀態(tài)呢？
這就牽出了單片機C語言程序設計中的位運算的概念。
我們來看這個語句：DDRE |= (1 << PE5); 這個語句實現(xiàn)的功能是將PE口的第5位設置為輸出口，其余口的狀態(tài)不變。它是怎么實現(xiàn)的？首先我們來看1 << PE5這個表達式，我們前面已經(jīng)介紹了，AVR各寄存器的宏定義是在頭文件io.h中定義好的，我們可以直接調用，現(xiàn)在

我們就來看看在io.h中PE5是如何定義的（在WINAVR的安裝目錄下查找iom64.h）,我們可以看到PE口的8位分別定義如下：
/* Port E Data Register - PORTE */
#define PE7 7
#define PE6 6
#define PE5 5
#define PE4 4
#define PE3 3
#define PE2 2
#define PE1 1
#define PE0 0
可以看出，實際上PE5=5；那么1 << PE5，就很容易理解了，它的作用是把1左移5位，最后的結果按照二進制表示就是0b00100000，而DDRE|= (1 << PE5);實際上是DDRE= DDRE | (1 << PE5）；首先“|”表示的是“或”操作,DDRE是端口E的方向寄存器，在iom64.h中定義為：

#define DDRE _SFR_IO8(0x02)；它實際上是定義了一個標識符，這個標識符對應數(shù)據(jù)存儲區(qū)RAM中的某個地址，這個我們暫且不去深究。我們還是回過頭來看DDRE= DDRE | (1 << PE5）；這句話實現(xiàn)的功能，這句話實際上是將寄存器DDRE中的內容（數(shù)據(jù)）跟二進制數(shù)0b00100000進行或操作，我們知道兩個數(shù)的或操作的結果是：只要有一個是1，結果就是1.那么假如DDRE中本來的值是0b10001010(0x8a),它和0b00100000進行“或”操作以后的結果變成了0b10101010（0xaa）。我們可以看出，相或以后DDRE中的第5位以外的各位的值都沒有改變，而第5位變成了1，我們的目的就是要將第5位設為輸出口（即將第5位設置為1）。
現(xiàn)在我們來看一下從語言中有幾種位運算符：
移位運算符：左移<<，右移>>
與運算符：&
或運算符：|
取反運算符：~
異或運算符：^
就這些了，總共只有6種位運算符。現(xiàn)在我們來看一下這些運算符都起什么作用；
左移運算符：表達形式為x< 例如，x是一個unsigned char類型的數(shù)據(jù)（即x是一個單字節(jié)數(shù)據(jù)，共有8位），設x的初值為0x00000001，執(zhí)行x<n=0時，x<n=1時，x<n=2時，x<...
n=7時，x<n=8時，x< 從結果來看，當n在1-7之間取值時，運算的結果總是1依次向左移動一位，但是當n>=8以后，x的值就一直是0了，這是因為x是一個只有8位的整形變量，它的最大二進制長度是8位，當n超過8以后，移位操作的結果已經(jīng)超出8位的范圍了，產生了溢出現(xiàn)象。
右移的原理跟左移相似，只是它的運算結果跟左移剛好相反。
在單片機C語言編程中，經(jīng)常使用移位操作來實現(xiàn)將數(shù)據(jù)乘以（左移）或除以（右移）2的n次方的乘除運算，利用移位操作實現(xiàn)乘除運算可以顯著提高單片機的運算速度和效率。其詳細原理我們可以翻閱相關的C語言書籍來進行更深了解。
“取反”、“與”、“或”、“非”運算經(jīng)常用于對寄存器的某一位進行操作，
例如，使端口B的第二位輸出高電平，同時不改變其余端口的狀態(tài)，我們可以采用如下方法：
PORTB |= (1<實際上，想將一個8位寄存器的某一位設置為1，可以采用這樣的語句：寄存器名（如PORTB） |= （1 << X)，式中X表示第X位。
相反的，如果想將一個8位寄存器的某一位設置為0，可以采用這樣的語句：寄存器名（如PORTB） &= ~（1 << X)，式中X表示第X位。

寫著的時候，總感覺心里清楚，但是表達不出來，本來是想結合單片機來講解如何用C語言來開發(fā)單片機程序的，但總是沒有辦法將兩者的結合很直觀的表達出來。有些困惑！
這或許就是現(xiàn)在市面上相當多的講解單片機C語言開發(fā)的書為什么總是將C語言的講解和具體的程序設計分開來講的原因吧。大家都沒有更好的辦法在講解具體的單片機開發(fā)的同時把C語言的知識逐步融合到實例中