STM32单片机：位操作的方法与技巧

今天介绍一下在单片机开发中，经常用到的位操作的一些方法和技巧，熟练掌握位操作的方法，在开发过程中，特别是在对寄存器读写时，起到事半功倍的作用，本文介绍几种位操作的宏定义，来帮助我们进行位操作。

<1>   BIT(x)

#define BIT(x)     ( (uint32_t) 0x1 << x )        // 将0x1左移x位, 使第x位置1

它用于实现使一个变量的第x位置1，本文所有的变量都是以32位无符号数为例。

BITS(4)，BITS(8)的实现过程如下图，将0x01用二进制方式表示出来，其第0位为1，现在将其左移4位，得到的数据就是BIT(4)的值，如果将其左移8位，得到的数据就是BIT(8)的值，将BIT(4)和BIT(8)的值相加，得到二者之和，此和之中第8位和第4位被置1。

举例说明一下BIT(X)的使用：

例1：定义一个变量val，需要将val的第8位和第4位置1, 且其他位不能受影响，那么可以用此语句完成：

uint32_t   val；

Val  |=  BIT(8) + BIT(4);

其实现过程如下图，将val用二进制方式表示出来，val的值不确定，用X来代替，

根据前面计算得到的BIT(8)和BIT(4)的和，将这2个数据进行或运算，0或X的值始终是X，1或X的值始终是1，得到最终的结果中只有第8位和第4位变成了1，其他位保持不变。

例2：如需要将val的第16位和第8位置0, 且其他位不能受影响，那么可以用此语句完成：

Val &= ~( BIT(16) + BIT(8) );

其实现过程如下图，将val用二进制方式表示出来，val的值不确定，用X来代替

将BIT(16)和BIT(8)的和值取反，将取反的结果和val原值进行与运算，1与X的值始终是X，0与X的值始终是0，得到最终的结果中只有第16位和第8位变成了0，其他位保持不变。

<2>   BITS(start, end)

#define BITS(start, end)    ( (0xFFFFFFFFU << (uint32_t)start) & (0xFFFFFFFFU >> (31U - (uint32_t)end)) )

这个宏定义是用来实现从低位start到高位end之间所有的位置1。

BITS(4, 7)的实现过程如下图：

提供一个32位数据，其所有位均为1，将此数据左移start位，也就是4位，得到左移4位后的结果，再将一个所有位均为1的32位数据，右移31-end位，也就是24位，得到右移24位后的结果，将左移和右移的结果进行与运算，只有1与1的值是1，0与其他均为0，与运算结果中第4到第7位为1，其他均为0。

举例说明一下BITS(start, end)的使用：

例1：将val的第4位至第7位置1, 且其他位不能受影响，那么可以用此语句完成：

uint32_t   val；

Val  |=  BITS(4,7);

其实现过程如下图：

将val用二进制方式表示出来，根据刚才计算得到的BITS(4, 7)的值，将BITS(4, 7)的值和val原值进行或运算，根据或运算规则，最终的结果中只有第4位至第7位被置为1，其他位不变化。

例2：将val的第4位至第7位置0, 且其他位不能受影响，那么可以用此语句完成：

Val &= ~BITS(4,7);

其实现过程如下图：

将val用二进制方式表示出来，这是刚才计算得到的BITS(4, 7)的值，将其取反，将取反后的BITS(4, 7)的值和val原值进行与运算，根据与运算规则，最终的结果中只有第4位至第7位被置为0，其他位不变化。

<3>   BITS_SET(x, val)

#define BITS_SET(x, val)     ( (uint32_t)( (uint32_t)val << x ) )

这个宏定义是用来实现从低位x开始设置数值Val

BITS_SET(4, 0x32)的实现过程：

将0x32用二进制方式表示出来，左移4位，得到结果。

<4>   BITS_GET(start, end, val)

#define BITS_GET(start, end, val)         ( ( val & BITS(start, end) ) >> start )

这个宏定义是用来实现从变量val中获取，从低位start到高位end的数据，并将结果右对齐。

BITS_GET(4, 7, val)的实现过程：

将val用二进制方式表示出来，根据前面计算得到的BITS(4, 7)的值，将这2个数据进行与运算，根据与运算规则，最终的结果中只有第4位至第7位被保留，其他位均为0，将此结果右移4位，得到右对齐的最终结果。