前几篇连载中，我们对IO
口的读写都是直接操作相应的寄存器，不免会显得麻烦，有没有简单一点的方法操控它呢。有，我们可以使用位段操作。现在诸多开发板的例程里都会加入位段操作，但是大部分都是展示了一个实现过程。我将原子的sys.h
文件copy
到了工程目录下，为了表示对原作者的尊重，我保留了原子的标识，只是将一些用不到的东西以注释的形式进行屏蔽，并且添加了一些原本没有的东西。
原子在STM32F4
开发指南中也对其中内容进行了简单介绍
这些文档虽然都展示了位段操作的过程，但是对其中原理还是一脸懵逼。这种时候我们就要借助一些更权威的工具书了，在《ARM Cortex-M3
与Cortex-M4
权威指南》第6
章第7
小节对位段操作进行了比较详细的介绍。
看到这，什么是位段呢。STM32
中对读写的操作都是以字或半字（stm32
中一个字是四个字节）为单位的，如果想要对一个位进行读写，就需要像前面操作的一样，进行移位。为了简化操作，将位进行膨胀，膨胀到字的层面，不就可以直接进行读写了吗？这就避免了移位操作，但是地址膨胀带来的是地址空间上的占用，所以这种膨胀非常有限，仅仅在SRAM
和片上外设区有各有1M
的位段区和与之对应的32M
别名区。
现在我们知道，要想操作位段区的某一位，就要去找对应的别名区地址，那别名区的地址怎么算呢，文中有公式，但是如何去理解呢。在这我谈谈我的理解。位段区和别名区都是连续的地址空间，都有各自的开始地址，这个开始地址肯定是要先去掉的，膨胀的是空间，跟它的起始地址是无关的。将一个位膨胀为一个字，扩大了32
倍，这就可以将位段区的每一位和别名区的每个字一一对应。假如我们要计算字节A
中第B
位在别名区的地址，那就应该A-
位段区起始地址，再将空间膨胀，即（A-
起始地址）*32
，这就算到了字节A
在别名区的地址偏移，这时候一个位对应的是一个字（4
字节），所以B
相对与A
的地址偏移应该是B*4
，即算得B
在别名区的地址偏移为（A-
起始地址）*32+B*4
；这时候再加上别名区的起始地址便是B
在别名区的地址了。这和文档或是程序中的算法是一致的，我们也可以算算看，((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr&0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))((addr & 0xF0000000)
这是取得了位段区的起始地址，((addr & 0xF0000000)+0x2000000
这便是取得别名区的起始地址（位段区与相应的别名区的高4
位地址是一致的，只是别名区起始地址相对位段区起始地址偏移了0x2000000
）。((addr &0xFFFFF)<<5)
这一步便是将空间进行膨胀，因为位段区的大小是1M
，所以位段区的地址范围便是0x00000~0xFFFFF
，(addr &0xFFFFF)
这是获得字节A
（按上面的例子加入）的偏移地址，左移了5
位，就相当于乘了32
倍；(bitnum<<2)
这是获取位B
在别名区相对于A
的偏移，左移2
位，便是相当于乘了4
倍。不知道我讲清楚了没有，也不知道讲的对不对。 讲了实现原理，我们就可以来看看程序如何实现
void led_active(uint8_t led_index, uint8_t led_status)
{
if((led_index&LED1)==LED1)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOG->ODR &=~(0x01<<6); //输出低电平
else GPIOG->ODR |= 0x01<<6; //输出高电平
}
if((led_index&LED2)==LED2)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOD->ODR &=~(0x01<<4); //输出低电平
else GPIOD->ODR |= 0x01<<4; //输出高电平
}
if((led_index&LED3)==LED3)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOD->ODR &=~(0x01<<5); //输出低电平
else GPIOD->ODR |= 0x01<<5; //输出高电平
}
if((led_index&LED4)==LED4)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOK->ODR &=~(0x01<<3); //输出低电平
else GPIOK->ODR |= 0x01<<3; //输出高电平
}
}
这是直接操作相应位的方式#define PLED1 PGout(6)
#define PLED2 PDout(4)
#define PLED3 PDout(5)
#define PLED4 PKout(3)
void sys_led_active(uint8_t led_index, uint8_t led_status)
{
if((led_index&LED1)==LED1)
{
if(led_status == LED_ON) PLED1 = 0;
else PLED1 = 1;
}
if((led_index&LED2)==LED2)
{
if(led_status == LED_ON) PLED2 = 0;
else PLED2 = 1;
}
if((led_index&LED3)==LED3)
{
if(led_status == LED_ON) PLED3 = 0;
else PLED3 = 1;
}
if((led_index&LED4)==LED4)
{
if(led_status == LED_ON) PLED4 = 0;
else PLED4 = 1;
}
}
这是应用了位段的方式，直接对相应寄存器进行赋值即可。 也可用位段的方式对当前状态的读取，但是这里需要注意的是，将一个位膨胀成一个字之后，它所能表示的就不单单只是‘0’和‘1’（尽管它的作用还是用于表示‘0’和‘1’），所以如果想通过读取别名区的寄存器值为‘1’还是不为‘1’来判断相应位的状态，这种做法是非常危险的，别名区的里的寄存器非常可能并不是存储的‘1’，而是别的非零数，所以这里要用判‘0’的方式。
前几篇连载中，我们对IO
口的读写都是直接操作相应的寄存器，不免会显得麻烦，有没有简单一点的方法操控它呢。有，我们可以使用位段操作。现在诸多开发板的例程里都会加入位段操作，但是大部分都是展示了一个实现过程。我将原子的sys.h
文件copy
到了工程目录下，为了表示对原作者的尊重，我保留了原子的标识，只是将一些用不到的东西以注释的形式进行屏蔽，并且添加了一些原本没有的东西。原子在STM32F4
开发指南中也对其中内容进行了简单介绍 这些文档虽然都展示了位段操作的过程，但是对其中原理还是一脸懵逼。这种时候我们就要借助一些更权威的工具书了，在《ARM Cortex-M3
与Cortex-M4
权威指南》第6
章第7
小节对位段操作进行了比较详细的介绍。看到这，什么是位段呢。STM32
中对读写的操作都是以字或半字（stm32
中一个字是四个字节）为单位的，如果想要对一个位进行读写，就需要像前面操作的一样，进行移位。为了简化操作，将位进行膨胀，膨胀到字的层面，不就可以直接进行读写了吗？这就避免了移位操作，但是地址膨胀带来的是地址空间上的占用，所以这种膨胀非常有限，仅仅在SRAM
和片上外设区有各有1M
的位段区和与之对应的32M
别名区。现在我们知道，要想操作位段区的某一位，就要去找对应的别名区地址，那别名区的地址怎么算呢，文中有公式，但是如何去理解呢。在这我谈谈我的理解。位段区和别名区都是连续的地址空间，都有各自的开始地址，这个开始地址肯定是要先去掉的，膨胀的是空间，跟它的起始地址是无关的。将一个位膨胀为一个字，扩大了32
倍，这就可以将位段区的每一位和别名区的每个字一一对应。假如我们要计算字节A
中第B
位在别名区的地址，那就应该A-
位段区起始地址，再将空间膨胀，即（A-
起始地址）*32
，这就算到了字节A
在别名区的地址偏移，这时候一个位对应的是一个字（4
字节），所以B
相对与A
的地址偏移应该是B*4
，即算得B
在别名区的地址偏移为（A-
起始地址）*32+B*4
；这时候再加上别名区的起始地址便是B
在别名区的地址了。这和文档或是程序中的算法是一致的，我们也可以算算看，((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr&0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))((addr & 0xF0000000)
这是取得了位段区的起始地址，((addr & 0xF0000000)+0x2000000
这便是取得别名区的起始地址（位段区与相应的别名区的高4
位地址是一致的，只是别名区起始地址相对位段区起始地址偏移了0x2000000
）。((addr &0xFFFFF)<<5)
这一步便是将空间进行膨胀，因为位段区的大小是1M
，所以位段区的地址范围便是0x00000~0xFFFFF
，(addr &0xFFFFF)
这是获得字节A
（按上面的例子加入）的偏移地址，左移了5
位，就相当于乘了32
倍；(bitnum<<2)
这是获取位B
在别名区相对于A
的偏移，左移2
位，便是相当于乘了4
倍。不知道我讲清楚了没有，也不知道讲的对不对。 讲了实现原理，我们就可以来看看程序如何实现
void led_active(uint8_t led_index, uint8_t led_status)
{
if((led_index&LED1)==LED1)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOG->ODR &=~(0x01<<6); //输出低电平
else GPIOG->ODR |= 0x01<<6; //输出高电平
}
if((led_index&LED2)==LED2)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOD->ODR &=~(0x01<<4); //输出低电平
else GPIOD->ODR |= 0x01<<4; //输出高电平
}
if((led_index&LED3)==LED3)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOD->ODR &=~(0x01<<5); //输出低电平
else GPIOD->ODR |= 0x01<<5; //输出高电平
}
if((led_index&LED4)==LED4)
{
if(led_status == LED_ON) GPIOK->ODR &=~(0x01<<3); //输出低电平
else GPIOK->ODR |= 0x01<<3; //输出高电平
}
}
这是直接操作相应位的方式#define PLED1 PGout(6)
#define PLED2 PDout(4)
#define PLED3 PDout(5)
#define PLED4 PKout(3)
void sys_led_active(uint8_t led_index, uint8_t led_status)
{
if((led_index&LED1)==LED1)
{
if(led_status == LED_ON) PLED1 = 0;
else PLED1 = 1;
}
if((led_index&LED2)==LED2)
{
if(led_status == LED_ON) PLED2 = 0;
else PLED2 = 1;
}
if((led_index&LED3)==LED3)
{
if(led_status == LED_ON) PLED3 = 0;
else PLED3 = 1;
}
if((led_index&LED4)==LED4)
{
if(led_status == LED_ON) PLED4 = 0;
else PLED4 = 1;
}
}
这是应用了位段的方式，直接对相应寄存器进行赋值即可。 也可用位段的方式对当前状态的读取，但是这里需要注意的是，将一个位膨胀成一个字之后，它所能表示的就不单单只是‘0’和‘1’（尽管它的作用还是用于表示‘0’和‘1’），所以如果想通过读取别名区的寄存器值为‘1’还是不为‘1’来判断相应位的状态，这种做法是非常危险的，别名区的里的寄存器非常可能并不是存储的‘1’，而是别的非零数，所以这里要用判‘0’的方式。
原子在STM32F4开发指南中也对其中内容进行了简单介绍
这些文档虽然都展示了位段操作的过程，但是对其中原理还是一脸懵逼。这种时候我们就要借助一些更权威的工具书了，在《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》第6章第7小节对位段操作进行了比较详细的介绍。
看到这，什么是位段呢。STM32中对读写的操作都是以字或半字（stm32中一个字是四个字节）为单位的，如果想要对一个位进行读写，就需要像前面操作的一样，进行移位。为了简化操作，将位进行膨胀，膨胀到字的层面，不就可以直接进行读写了吗？这就避免了移位操作，但是地址膨胀带来的是地址空间上的占用，所以这种膨胀非常有限，仅仅在SRAM和片上外设区有各有1M的位段区和与之对应的32M别名区。
现在我们知道，要想操作位段区的某一位，就要去找对应的别名区地址，那别名区的地址怎么算呢，文中有公式，但是如何去理解呢。在这我谈谈我的理解。位段区和别名区都是连续的地址空间，都有各自的开始地址，这个开始地址肯定是要先去掉的，膨胀的是空间，跟它的起始地址是无关的。将一个位膨胀为一个字，扩大了32倍，这就可以将位段区的每一位和别名区的每个字一一对应。假如我们要计算字节A中第B位在别名区的地址，那就应该A-位段区起始地址，再将空间膨胀，即（A-起始地址）*32，这就算到了字节A在别名区的地址偏移，这时候一个位对应的是一个字（4字节），所以B相对与A的地址偏移应该是B*4，即算得B在别名区的地址偏移为（A-起始地址）*32+B*4；这时候再加上别名区的起始地址便是B在别名区的地址了。这和文档或是程序中的算法是一致的，我们也可以算算看，((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr&0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))((addr & 0xF0000000)这是取得了位段区的起始地址，((addr & 0xF0000000)+0x2000000这便是取得别名区的起始地址（位段区与相应的别名区的高4位地址是一致的，只是别名区起始地址相对位段区起始地址偏移了0x2000000）。((addr &0xFFFFF)<<5)这一步便是将空间进行膨胀，因为位段区的大小是1M，所以位段区的地址范围便是0x00000~0xFFFFF，(addr &0xFFFFF)这是获得字节A（按上面的例子加入）的偏移地址，左移了5位，就相当于乘了32倍；(bitnum<<2)这是获取位B在别名区相对于A的偏移，左移2位，便是相当于乘了4倍。不知道我讲清楚了没有，也不知道讲的对不对。 讲了实现原理，我们就可以来看看程序如何实现
