AVR單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中的位操作

它實(shí)際上控制著PB口的8個(gè)端口PB0-PB7的方向，也就是說(shuō)它的每一位都控制一個(gè)端口的方向，如果我們要把端口PB0-PB3設(shè)置為輸出口，而把PB4-PB7設(shè)置為輸入口，在不用位運(yùn)算符的情況下，我們可以直接使用賦值語(yǔ)句DDRB=0x0f來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣是完全可以實(shí)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(lái)是1、3、5、7為輸入。0、2、4、6為輸出（即DDRB=0x55),接下來(lái)要將PB口的第1位設(shè)置為輸出，其它端口的狀態(tài)不變，然后又要將第2位設(shè)置為輸入，其它端口的狀態(tài)不變。該怎么實(shí)現(xiàn)？也許我們?nèi)匀豢梢允褂觅x值語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如DDRB=0x55;接下來(lái)設(shè)置DDRB=0x57;然后再設(shè)置DDRB=0x53;首先要肯定的是，這種做法是絕對(duì)正確的。但是我們可能有沒(méi)有注意到，在改變其中一位的值的時(shí)候，我們同時(shí)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(méi)有一種方法，可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)修改某一位的狀態(tài)，同時(shí)不會(huì)改變其它位的狀態(tài)呢？
這就牽出了單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中的位運(yùn)算的概念。
我們來(lái)看這個(gè)語(yǔ)句：DDRE |= (1 << PE5); 這個(gè)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)的功能是將PE口的第5位設(shè)置為輸出口，其余口的狀態(tài)不變。它是怎么實(shí)現(xiàn)的？首先我們來(lái)看1 << PE5這個(gè)表達(dá)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(diào)用，現(xiàn)在

我們就來(lái)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(shí)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(jié)果按照二進(jìn)制表示就是0b00100000，而DDRE|= (1 << PE5);實(shí)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(shí)際上是定義了一個(gè)標(biāo)識(shí)符，這個(gè)標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)RAM中的某個(gè)地址，這個(gè)我們暫且不去深究。我們還是回過(guò)頭來(lái)看DDRE= DDRE | (1 << PE5）；這句話(huà)實(shí)現(xiàn)的功能，這句話(huà)實(shí)際上是將寄存器DDRE中的內(nèi)容（數(shù)據(jù)）跟二進(jìn)制數(shù)0b00100000進(jìn)行或操作，我們知道兩個(gè)數(shù)的或操作的結(jié)果是：只要有一個(gè)是1，結(jié)果就是1.那么假如DDRE中本來(lái)的值是0b10001010(0x8a),它和0b00100000進(jìn)行“或”操作以后的結(jié)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(méi)有改變，而第5位變成了1，我們的目的就是要將第5位設(shè)為輸出口（即將第5位設(shè)置為1）。
現(xiàn)在我們來(lái)看一下從語(yǔ)言中有幾種位運(yùn)算符：
移位運(yùn)算符：左移<<，右移>>
與運(yùn)算符：&
或運(yùn)算符：|
取反運(yùn)算符：~
異或運(yùn)算符：^
就這些了，總共只有6種位運(yùn)算符。現(xiàn)在我們來(lái)看一下這些運(yùn)算符都起什么作用；
左移運(yùn)算符：表達(dá)形式為x< 例如，x是一個(gè)unsigned char類(lèi)型的數(shù)據(jù)（即x是一個(gè)單字節(jié)數(shù)據(jù)，共有8位），設(shè)x的初值為0x00000001，執(zhí)行x<n=0時(shí)，x<n=1時(shí)，x<n=2時(shí)，x<...
n=7時(shí)，x<n=8時(shí)，x< 從結(jié)果來(lái)看，當(dāng)n在1-7之間取值時(shí)，運(yùn)算的結(jié)果總是1依次向左移動(dòng)一位，但是當(dāng)n>=8以后，x的值就一直是0了，這是因?yàn)閤是一個(gè)只有8位的整形變量，它的最大二進(jìn)制長(zhǎng)度是8位，當(dāng)n超過(guò)8以后，移位操作的結(jié)果已經(jīng)超出8位的范圍了，產(chǎn)生了溢出現(xiàn)象。
右移的原理跟左移相似，只是它的運(yùn)算結(jié)果跟左移剛好相反。
在單片機(jī)C語(yǔ)言編程中，經(jīng)常使用移位操作來(lái)實(shí)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(yùn)算，利用移位操作實(shí)現(xiàn)乘除運(yùn)算可以顯著提高單片機(jī)的運(yùn)算速度和效率。其詳細(xì)原理我們可以翻閱相關(guān)的C語(yǔ)言書(shū)籍來(lái)進(jìn)行更深了解。
“取反”、“與”、“或”、“非”運(yùn)算經(jīng)常用于對(duì)寄存器的某一位進(jìn)行操作，
例如，使端口B的第二位輸出高電平，同時(shí)不改變其余端口的狀態(tài)，我們可以采用如下方法：
PORTB |= (1<實(shí)際上，想將一個(gè)8位寄存器的某一位設(shè)置為1，可以采用這樣的語(yǔ)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(gè)8位寄存器的某一位設(shè)置為0，可以采用這樣的語(yǔ)句：寄存器名（如PORTB） &= ~（1 << X)，式中X表示第X位。

寫(xiě)著的時(shí)候，總感覺(jué)心里清楚，但是表達(dá)不出來(lái)，本來(lái)是想結(jié)合單片機(jī)來(lái)講解如何用C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)單片機(jī)程序的，但總是沒(méi)有辦法將兩者的結(jié)合很直觀的表達(dá)出來(lái)。有些困惑！
這或許就是現(xiàn)在市面上相當(dāng)多的講解單片機(jī)C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的書(shū)為什么總是將C語(yǔ)言的講解和具體的程序設(shè)計(jì)分開(kāi)來(lái)講的原因吧。大家都沒(méi)有更好的辦法在講解具體的單片機(jī)開(kāi)發(fā)的同時(shí)把C語(yǔ)言的知識(shí)逐步融合到實(shí)例中