Cortex‐M3内核学习笔记（二）：位带操作

最新推荐文章于 2025-04-04 08:21:50 发布

CodeDog_wang

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文章标签：单片机嵌入式内核

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43952192/article/details/107639824

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概念

Cortex-M3的存储器系统支持所谓的“位带”（bit‐band）操作。通过它，实现了对单一比特的原子操作。位带操作仅适用于一些特殊的存储器区域中.

支持了位带操作后，可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。在CM3中，有两个区中实现了位带。其中一个是 SRAM 区的最低 1MB 范围，第二个则是片内外设区的最低1MB范围。

在这里插入图片描述

从上图得知，支持位带操作的两个内存区的范围是：

● 0x2000_0000‐0x200F_FFFF（SRAM 区中的最低 1MB；

● 0x4000_0000‐0x400F_FFFF（片上外设区中的最低 1MB）。

这两个区中的地址除了可以像普通的RAM一样使用外，它们还都有自己的“位带别名区”，位带别名区把每个比特膨胀成一个32位的字。当你通过位带别名区访问这些字时，就可以达到访问原始比特的目的。

在这里插入图片描述

从上图看出位带操作将0x20000000地址内的8bit数据映射到了0x22000000-0x2200001C区间内，操作0x22000000-0x2200001C区间的数据，相当于操作了0x20000000地址内的8bit数据。

映射计算公式

对 SRAM 位带区的某个比特，记它所在字节地址为 A,位序号在别名区的地址为：

在这里插入图片描述

对于片上外设位带区的某个比特记它所在字节地址为 A,位序号在别名区的地址为：

在这里插入图片描述

对上面公式进行总结为一个公式：
在这里插入图片描述

STM32单片机应用

	//IO操作宏定义
	#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))  //地址计算
	#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))  //转化为单片机能识别的地址
	#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))  //简化

	//端口A IO地址定义
	#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C 
	#define GPIOA_IDR_Addr    (GPIOA_BASE+8) //0x40010808 

	#define PAout(n)   BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //输入 
	#define PAin(n)    BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //输出

参考资料

Cortex-M3内核权威指南