代码收藏家 单片机控制寄存器常用C语言方法
一、位操作概述
针对MCU的嵌入是开发中经常涉及到寄存器的操作，例如GPIO配置低寄存器GPIOx_CRL（共32个bit），有时需要改变其中的一位或者几位bit值，同时不能影响其它bit位的值。
例如，需要设置第0位bit=1时，不能简单的设置为：GPIOx_CRL=0x01 ，这样的方法会使得低配置寄存器GPIOx_CRL的其它比特位都置为0。
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。
正确的方法是：
GPIOx_CRL=GPIOx_CRL | 0x01 或者 GPIOx_CRL |= 0x01或者使用如下方法更加清晰，第几位需要置1就将0x01左移几位。
GPIOx_CRL |= (0x01 << 0);二、位操作具体用法-提取、清零、置1、判断
位操作的用法可以分为四类：
1、寄存器数据的位、字节读取操作：1）提取某一个字节，2）提取某一位；
2、寄存器数据的位、字节清零操作：1）清零某一个字节，2）清零某一位；
3、寄存器数据的位、字节置1操作： 1）将某一个字节置1， 2）将某一位置1；
4、判断某一位或某几位连续的值：1）判断某一位的值，2）判断某几位连续位的值。
1、寄存器数据的位、字节读取操作
1）提取某一个字节
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#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 */
int main()
{
unsigned int a=0x44332211;
printf("0x%x的第0个字节为：0x%x\n",a,GET_LOW_BYTE0(a));
printf("0x%x的第1个字节为：0x%x\n",a,GET_LOW_BYTE1(a));
printf("0x%x的第2个字节为：0x%x\n",a,GET_LOW_BYTE2(a));
printf("0x%x的第3个字节为：0x%x\n",a,GET_LOW_BYTE3(a));
return 0;
}
2）提取某一位
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define GET_BIT(x, bit) ((x & (1 << bit)) >> bit) /* 获取第bit位 */
int main()
{
unsigned int a=0x51;
printf("0x%x的对应的二进制是：%x %x %x %x %x %x %x %x \n",a,GET_BIT(a,7),GET_BIT(a,6),GET_BIT(a,5),GET_BIT(a,4),GET_BIT(a,3),GET_BIT(a,2),GET_BIT(a,1),GET_BIT(a,0));
printf("0x%x的第0位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,0));
printf("0x%x的第1位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,1));
printf("0x%x的第2位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,2));
printf("0x%x的第3位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,3));
printf("0x%x的第3位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,4));
printf("0x%x的第3位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,5));
printf("0x%x的第3位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,6));
printf("0x%x的第3位的值是：%x\n",a,GET_BIT(a,7));
return 0;
}
2、寄存器数据的位、字节清零操作
1）清零某一个字节
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#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 */
int main()
{
unsigned int a=0x44332211;
unsigned int b=0x44332211;
unsigned int c=0x44332211;
unsigned int d=0x44332211;
printf("0x44332211的第0个字节清零后的值是：%#.8x\n",a,CLEAR_LOW_BYTE0(a));
printf("0x44332211的第1个字节清零后的值是：%#.8x\n",b,CLEAR_LOW_BYTE1(b));
printf("0x44332211的第2个字节清零后的值是：%#.8x\n",c,CLEAR_LOW_BYTE2(c));
printf("0x44332211的第3个字节清零后的值是：%#.8x\n",d,CLEAR_LOW_BYTE3(d));
return 0;
}
2）清零某一位
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define CLEAR_BIT(x, bit) (x &= ~(1 << bit)) /* 清零第bit位 */
int main()
{
unsigned int a0=0x81;
unsigned int a1=0x82;
unsigned int a2=0x84;
unsigned int a3=0x88;
printf("0x81的第0个bit清零后的值是：%#.2x\n",a0,CLEAR_BIT(a0, 0));
printf("0x82的第1个bit清零后的值是：%#.2x\n",a1,CLEAR_BIT(a1, 1));
printf("0x84的第2个bit清零后的值是：%#.2x\n",a2,CLEAR_BIT(a2, 2));
printf("0x88的第3个bit清零后的值是：%#.2x\n",a3,CLEAR_BIT(a3, 3));
return 0;
}
3）清零某几位
如将a中的bit2和bit3位清零。
a &= ~(3<<2*1); // a &= ~(数值<<每组位数*组编号)如果想要对a中的连续几位进行操作，首先要将二进制位分组，在这里我们将其按照两个位一组的方式进行分组，也就是bit0bit1为第0组，bit2bit3为第1组，bit4bit5为第2组，bit6bit7为第3组。现在我们想要对bit2，bit3位清零，也就是对第1组进行清零。感兴趣的可以思考一下为什么要分组这个问题，因为我们马上就会用到。
3的二进制为：0011
（3<<21）我们现在将其左移两位得到 0000 1100 b
~（3<<21）得到 —————————>1111 0011 b
在对a做位与运算 a = （1001 1111 b）&（1111 0011 b）=1001 0011 b
在这里大家可能有点懵的点在于括号里的321都是个啥？一个一个来解释：
这里的"1"就是我们刚才分的组号，如果想要清除第3组bit6bit7，那么将这里的1换成3即可。"2"是每组的位数，每组有两个二进制位，如果我们在分组的时候分成4个一组，那么这里就是4。"3"是我们的一组两个数二进制表示 11 时的值，如果是一组4个，此处就是二进制数1111 b了。
3、寄存器数据的位、字节置1操作
1）将某一个字节置1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#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 */
int main()
{
unsigned int a0=0x11111111;
unsigned int a1=0x11111111;
unsigned int a2=0x11111111;
unsigned int a3=0x11111111;
printf("0x11111111的第0个字节置1后的值是：%#.2x\n",a0,SET_LOW_BYTE0(a0));
printf("0x11111111的第1个字节置1后的值是：%#.2x\n",a1,SET_LOW_BYTE1(a1));
printf("0x11111111的第2个字节置1后的值是：%#.2x\n",a2,SET_LOW_BYTE2(a2));
printf("0x11111111的第3个字节置1后的值是：%#.2x\n",a3,SET_LOW_BYTE3(a3));
return 0;
}
2）将某一位置1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define SET_BIT(x, bit) (x |= (1 << bit)) /* 置位第bit位 */
int main()
{
unsigned int a0=0x10;
unsigned int a1=0x10;
unsigned int a2=0x10;
unsigned int a3=0x10;
printf("0x10的第0个bit置1后的值是：%#.2x\n",a0,SET_BIT(a0, 0));
printf("0x10的第1个bit置1后的值是：%#.2x\n",a1,SET_BIT(a1, 1));
printf("0x10的第2个bit置1后的值是：%#.2x\n",a2,SET_BIT(a2, 2));
printf("0x10的第3个bit置1后的值是：%#.2x\n",a3,SET_BIT(a3, 3));
return 0;
}
3）将某几位置1
// 关键点：我们需要一个算式来得到(m-n+1)个1的十六进制数
// 第1步，先得到32个1: ~0U (~按位取反得到32个1，如果直接1U那么就只有bit0位1)
// 第2步，将得到的数右移x位即可得到(m-n+1)个: (~0U) >> (32-(m-n+1)) 或 ~(~0U<<(m-n+1))
#define SET_BIT_N_M(x, n, m) (x | (((~0U) >> (32-(m-n+1))) << (n-1)))
#define SET_BIT_N_M(x, n, m) (x | ~(~0U<<(m-n+1))<<(n-1))4、判断某一位或某几位连续的值
1）判断某一位的值
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define SET_BIT(x, bit) (x |= (1 << bit)) /* 置位第bit位 */
int main()
{
unsigned int a=0x66;//二进制 01100110
int i;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(a&(1<<i))//关键点
{
printf("0x66二进制的bit%d位的值是1\n",i);
}
else
{
printf("0x66二进制的bit%d位的值是0\n",i);
}
}
return 0;
}
要判断第几位的值，if里就左移几位（不要移过头了）。在针对MCU的嵌入式编程中，可通过这样的方式来判断寄存器的状态位是否被置位。
2）判断某几位连续位的值
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* 获取第[n:m]位的值 */
#define BIT_M_TO_N(x, m, n) ((unsigned int)(x << (31-(n))) >> ((31 - (n)) + (m)))
int main()
{
unsigned int a=0xAA;//二进制 10101010
unsigned int value=0;
int i,j;
for(i=0,j=1;i<8,j<8;i++,j++)
{
value=BIT_M_TO_N(a, i, j);
switch(value)
{
case 0:
printf("0xAA的bit[%d,%d]位是：00\n",i,j);
break;
case 1:
printf("0xAA的bit[%d,%d]位是：01\n",i,j);
break;
case 2:
printf("0xAA的bit[%d,%d]位是：10\n",i,j);
break;
case 3:
printf("0xAA的bit[%d,%d]位是：11\n",i,j);
break;
}
}
return 0;
}
这只是一个查询连续2个状态位的例子，当连续bit位大于2时，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。
作者：A星空123
