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前言

本文主要介绍了以位带操作为代表的F429寄存器的位操作方法。常见的寄存器位操作方法包括与或操作、位域操作和位带操作。本文将以GPIO输入输出寄存器（GPIO_ODR）为例，详细阐述三种方法的实现方式。

文章目录

• 与或操作
• Struct位域操作
• 位带操作
• 基本概念
• 地址转换
• 编程实现
• GPIO置位寄存器

与或操作

与或操作是最通用的寄存器位操作方式。该方法分为两种常见操作：设置目标位为1或清除目标位为0。

这种方法的优点是通用性强，适用于大多数寄存器。不过，当用于高效位操作时，其速度相对较低。这也是为其他方法（如Struct位域和位带操作）提供了基础。

Struct位域操作

Struct位域操作是C语言本身支持的一种高效位操作方法。这种方法通过定义一个包含每位描述的结构体，实现对寄存器每一位的独立操作。

例如，可以定义如下的结构体：

typedef struct{  
    unsigned int bit0 : 1;  
    unsigned int bit1 : 1;  
    ...  
    unsigned int bit31 : 1;  
} BIT_TypeDef;

然后，将需要操作的寄存器地址与BIT_TypeDef强制类型转换，并通过结构体成员访问目标位。例如：

#define IOB ((BIT_TypeDef*)GPIOB_ODR_Addr)  
IOB->bit1 = 0;

这种方法的优点是编程简单，并且其速度和资源占用都很低。但是，它的缺点是语法复杂，且不支持位带操作的原子性访问。

位带操作

基本概念

位带操作是一种高效的位操作方式，通过特定的位带区域和位带别名，实现对寄存器单个位的快速访问。这种操作方式在外设中具有广泛应用。

位带操作的关键概念包括：

• 位带区域：支持位带操作的存储器区域
• 位带别名：提供对位带区域的高效访问方式

常见的位带区域和对应的其它信息如下：

地址转换

位带操作需要将寄存器地址转换为位带所用的字节地址。转换公式如下：

其中：

• $bit\_band\_base$：位带别名的起始地址
• $(address - bit\_band\_base)$：因子
• $bit\_number$：目标位在字节中的位置

例如，APB1和AHB1等外设的位带别名如下：

编程实现

实现位带操作可以通过宏定义或特定关键字。常见的实现方法包括以下两种：

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

typedef struct{  
    unsigned int bit0 : 1;  
    ...  
    unsigned int bit31 : 1;  
} __attribute__((bitband)) BB;

BB PBO __attribute__((at(GPIOB_ODR_Addr)));

GPIO置位寄存器

在GPIO中，常见的寄存器包括输入向量寄存器（IDR）和输出向量寄存器（ODR）。这些寄存器提供了对各个IO线的控制方式，通过与或操作、位域操作或位带操作实现高效的位管理。

例如，HAL库中的实现代码如下：

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState) {  
    assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));  
    assert_param(IS_GPIO_PIN_ACTION(PinState));  
    if (PinState != GPIO_PIN_RESET) {  
        GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;  
    } else {  
        GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16U;  
    }  
}

该函数通过访问GPIOx的BSRR寄存器，实现对目标位的高效操作。