C语言、嵌入式位操作精华技巧大汇总

最近有点忙，好久没分享笔记了~今天分享关于位操作的一点小笔记。

一、位操作简单介绍

首先，以下是按位运算符：

在嵌入式编程中，常常需要对一些寄存器进行配置，有的情况下需要改变一个字节中的某一位或者几位，但是又不想改变其它位原有的值，这时就可以使用按位运算符进行操作。下面进行举例说明，假如有一个8位的TEST寄存器：

当我们要设置第0位bit0的值为1时，可能会这样进行设置：

TEST = 0x01;

但是，这样设置是不够准确的，因为这时候已经同时操作到了高7位：bit1~bit7，如果这高7位没有用到的话，这么设置没有什么影响；但是，如果这7位正在被使用，结果就不是我们想要的了。

在这种情况下，我们就可以借用按位操作运算符进行配置。

对于二进制位操作来说，不管该位原来的值是0还是1，它跟0进行&运算，得到的结果都是0，而跟1进行&运算，将保持原来的值不变；不管该位原来的值是0还是1，它跟1进行|运算，得到的结果都是1，而跟0进行|运算，将保持原来的值不变。

所以，此时可以设置为：

TEST = TEST | 0x01;

其意义为：TEST寄存器的高7位均不变，最低位变成1了。在实际编程中，常改写为：

TEST |= 0x01;

这种写法可以一定程度上简化代码，是 C 语言常用的一种编程风格。设置寄存器的某一位还有另一种操作方法，以上的等价方法如：

TEST |= (0x01 >>

 
#define	GET_LOW_BYTE0(x)	((x >>  0) & 0x000000ff)	/* 获取第0个字节 */
#define	GET_LOW_BYTE1(x)	((x >>  8) & 0x000000ff)	/* 获取第1个字节 */
#define	GET_LOW_BYTE2(x)	((x >> 16) & 0x000000ff)	/* 获取第2个字节 */
#define	GET_LOW_BYTE3(x)	((x >> 24) & 0x000000ff)	/* 获取第3个字节 */

 
示例：
 

 

 
（2）获取某一位：
 
左右滑动查看全部代码>>>
 
#define	GET_BIT(x, bit)	((x & (1 > bit)	/* 获取第bit位 */

 
示例：
 

 

 2、一个32bit数据的位、字节清零操作
 
（1）清零某个字节：
 
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#define	CLEAR_LOW_BYTE0(x)	(x &= 0xffffff00)	/* 清零第0个字节 */
#define	CLEAR_LOW_BYTE1(x)	(x &= 0xffff00ff)	/* 清零第1个字节 */
#define	CLEAR_LOW_BYTE2(x)	(x &= 0xff00ffff)	/* 清零第2个字节 */
#define	CLEAR_LOW_BYTE3(x)	(x &= 0x00ffffff)	/* 清零第3个字节 */

 
示例：
 

 

 
（2）清零某一位：
 
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#define	CLEAR_BIT(x, bit)	(x &= ~(1 >>

 
#define	SET_LOW_BYTE0(x)  (x |= 0x000000ff)	/* 第0个字节置1 */	
#define	SET_LOW_BYTE1(x)  (x |= 0x0000ff00)	/* 第1个字节置1 */	
#define	SET_LOW_BYTE2(x)  (x |= 0x00ff0000)	/* 第2个字节置1 */	
#define	SET_LOW_BYTE3(x)  (x |= 0xff000000)	/* 第3个字节置1 */

 
示例：
 

 

 
（2）置位某一位：
 
左右滑动查看全部代码>>>
 
#define	SET_BIT(x, bit)	(x |= (1 >>

 
/* 获取第[n:m]位的值 */
#define BIT_M_TO_N(x, m, n)  ((unsigned int)(x > ((31 - (n)) + (m)))

 
示例：
 

 

 
这是一个查询连续状态位的例子，因为有些情况不止有0、1两种状态，可能会有多种状态，这种情况下就可以用这种方法来取出状态位，再去执行相应操作。
 
以上是对32bit数据的一些操作进行总结，其它位数的数据类似，可根据需要进行修改。
 三、STM32寄存器配置 
 
STM32有几套固件函数库，这些固件库函数以函数的形式进行1层或者多层封装（软件开发中很重要的思想之一：分层思想），但是到了最里面的一层就是对寄存器的配置。
 
我们平时都比较喜欢固件库来开发，大概是因为固件库用起来比较简单，用固件库写出来的代码比较容易阅读。
 
最近一段时间一直在配置寄存器，越发地发现使用寄存器来进行一些外设的配置也是很容易懂的。
 
使用寄存器的方式编程无非就是往寄存器的某些位置1、清零以及对寄存器一些状态位进行判断、读取寄存器的内容等。
 
这些基本操作在上面的例子中已经有介绍，我们依旧以实例来巩固上面的知识点（以STM32F1xx为例）：
 
（1）寄存器配置
 
看一下GPIO功能的端口输出数据寄存器  (GPIOx_ODR) (x=A..E)  ：
 

 
假设我们要让PA10引脚输出高、输出低，可以这么做：
 
方法一：
 
GPIOA->ODR |= 1 ODR &= ~（1 ODR, 10);    /* PA10输出高（置1操作） */
CLEAR_BIT(GPIOA->ODR, 10);  /* PA10输出低（清0操作） */

 
方法二：
 
GPIOA->ODR |= (uint16_t)0x0400;   /* PA10输出高（置1操作） */
GPIOA->ODR &= ~(uint16_t)0x0400;  /* PA10输出低（清0操作） */

 
貌似第二种方法更麻烦？还得去细心地去构造一个数据。
 
但是，其实第二种方法其实是ST推荐我们用的方法，为什么这么说呢？因为ST官方已经把这些我们要用到的值给我们配好了，在stm32f10x.h中：
 

 
这个头文件中存放的就是外设寄存器的一些位配置。
 
所以我们的方法二等价于：
 
GPIOA->ODR |= GPIO_ODR_ODR10;   /* PA10输出高（置1操作） */
GPIOA->ODR &= ~GPIO_ODR_ODR10;  /* PA10输出低（清0操作） */

 
两种方法都是很好的方法，但方法一似乎更好理解。
 
配置连续几位的方法也是一样的，就不介绍了。简单介绍配置不连续位的方法，以TIM1的CR1寄存器为例：
 

 
设置CEN位为1、设置CMS[1:0]位为01、设置CKD[1:0]位为10：
 
TIM1->CR1 |= （0x1