STM32 中 BIT_BAND（位段/位帶）和別名區(qū)使用入門(mén)

是這樣的，記得MCS51嗎？ MCS51就是有位操作，以一位（BIT）為數(shù)據(jù)對(duì)象的操作，MCS51可以簡(jiǎn)單的將P1口的第2位獨(dú)立操作： P1.2=0;P1.2=1 ；這樣就把P1口的第三個(gè)腳（BIT2）置0置1。而現(xiàn)在STM32的位段、位帶別名區(qū)就為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能。

它的對(duì)象可以是SRAM、I/O和外設(shè)空間。要實(shí)現(xiàn)對(duì)這些地方的某一位的操作。它是這樣做的：在尋址空間（32位對(duì)應(yīng)的地址空間為 4GB ）的另一地方，取個(gè)別名區(qū)空間，從這個(gè)地址開(kāi)始處，每一個(gè)字（32BIT）對(duì)應(yīng)SRAM或I/O的一位。

這樣，1MB SRAM 就可以有 32MB 的對(duì)應(yīng)別名區(qū)空間，就是1位膨脹到32位（1 BIT 變?yōu)?個(gè)字節(jié)）。我們對(duì)這個(gè)別名區(qū)空間內(nèi)的某一字操作（置0或置1），就等于它映射的 SRAM 或 I/O 相應(yīng)的某地址的某一位的操作。

二、使用位段的好處

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以把代碼縮小， 速度更快，效率更高，更安全。 一般操作要6條指令，而使用位帶別名區(qū)只要4條指令。一般操作是 讀－改－寫(xiě)的方式， 而位帶別名區(qū)是 寫(xiě) 操作。防止中斷對(duì) 讀－改－寫(xiě) 的方式的影響。

三、應(yīng)用說(shuō)明

支持了位帶操作（bit_band），有兩個(gè)區(qū)中實(shí)現(xiàn)了位帶。其中一個(gè)是SRAM 區(qū)的最低1MB 范圍，第二個(gè)則是片內(nèi)外設(shè)區(qū)的最低1MB 范圍。這兩個(gè)區(qū)中的地址除了可以像普通的RAM 一樣使用外，它們還都有自己的“位帶別名區(qū)”，位帶別名區(qū)把每個(gè)比特膨脹成一個(gè) 32 位的字。 每個(gè)比特膨脹成一個(gè)32 位的字，就是把 1M 擴(kuò)展為 32M 。

于是，位于 RAM 地址 0X200000000 的一個(gè)字節(jié)擴(kuò)展為8個(gè)32 位的字，擴(kuò)展后每位相對(duì)應(yīng)的的地址是：0X220000000，0X220000004，0X220000008，0X22000000C,0X220000010,0X220000014, 0X220000018,0X22000001C

支持位帶操作的兩個(gè)內(nèi)存區(qū)的范圍是：

0x2000 0000‐0x200F FFFF（SRAM 區(qū)中的最低1MB）
0x4000 0000‐0x400F FFFF（片上外設(shè)區(qū)中的最低1MB）

對(duì) SRAM 位帶區(qū)的某個(gè)比特，記該比特所在字節(jié)的地址為A，位序號(hào)為 n (0<=n<=7)，則它在別名區(qū)的地址為：

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

對(duì)于片上外設(shè)位帶區(qū)的某個(gè)比特，記該比特所在字節(jié)的地址為A，位序號(hào)為 n (0<=n<=7)，則該比特在別名區(qū)的地址為：

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

上式中，“*4”表示一個(gè)字為 4 個(gè)字節(jié)，“*8”表示一個(gè)字節(jié)中有 8 個(gè)比特。

把“位帶地址＋位序號(hào)”轉(zhuǎn)換別名地址宏為：

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000 + ((addr &0xFF FFF)<<5) + (bitnum<<2))

把該地址轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針：

#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

例如點(diǎn)亮LED

使用STM32庫(kù)：
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4); //關(guān)LED5
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7); //開(kāi)LED2

一般讀操作：
STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BR4 =1;// 1：清除對(duì)應(yīng)的ODRy位為0
STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BS7 =1;// 1：設(shè)置對(duì)應(yīng)的ODRy位為1

如果使用位帶別名區(qū)操作：
STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BR[4] =1;// 1：清除對(duì)應(yīng)的ODRy位為0
STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BS[7] =1;// 1：設(shè)置對(duì)應(yīng)的ODRy位為1

代碼比STM32庫(kù)高效十倍 ！

對(duì)內(nèi)存變量的位操作：

SRAM 變量：long CRCValue;

把“位帶地址＋位序號(hào)”轉(zhuǎn)換別名地址宏：

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

把該地址轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針：

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

對(duì)32位變量 的BIT1 置 1 ：

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

對(duì)任意一位( 第23位 ) 判斷：

if(MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,23))==1)
{

}

四、Cortex-M3中關(guān)于位段的定義

Cortex-M3 存儲(chǔ)器映像包括兩個(gè)位段(bit-band)區(qū)。這兩個(gè)位段區(qū)將別名存儲(chǔ)器區(qū)中的每個(gè)字映射到位段存儲(chǔ)器區(qū)的一個(gè)位，在別名存儲(chǔ)區(qū)寫(xiě)入一個(gè)字具有對(duì)位段區(qū)的目標(biāo)位執(zhí)行讀-改-寫(xiě)操 作的相同效果。

所有STM32F10x外設(shè)寄存器都被映射到一個(gè)位段(bit-band)區(qū)。這個(gè)特性在各個(gè)函數(shù)中對(duì)單個(gè)比特進(jìn)行置1/置0操作時(shí)被大量使用，用以減小和優(yōu)化代碼尺寸。

映射公式映射

公式給出別名區(qū)中的每個(gè)字是如何對(duì)應(yīng)位帶區(qū)的相應(yīng)位的，公式如下：

bit_word_offset = (byte_offset x 32) + (bit_number × 4)
bit_word_addr = bit_band_base + bit_word_offset

其中：
bit_word_offset是目標(biāo)位在存取器位段區(qū)中的位置
bit_word_addr 是別名存儲(chǔ)器區(qū)中字的地址，它映射到某個(gè)目標(biāo)位。
bit_band_base 是別名區(qū)的起始地址。
byte_offset 是包含目標(biāo)位的字節(jié)在位段中的序號(hào)
bit_number 是目標(biāo)位所在位置（0-31）