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【C语言学习】一些操作位的技巧总结

【C语言学习】一些操作位的技巧总结

作者: 学以解忧 | 来源:发表于2019-08-29 16:50 被阅读0次

    一、操作位的方法

    操作位有两种方法,一种是位字段,另一种是使用按位运算符。位字段的方法可查看往期笔记:【C语言笔记】位域。本文介绍使用按位运算符操作位的方法。下表为几种位操作符及其含义:

    image

    二、不改变其他位的值的状况下,对某几个位进行设值。

    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:

    image

    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&|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。

    同样的,要给TEST的低4位清0,高4位保持不变,可以进行如下配置:

    TEST &= 0xF0;
    

    这个场景嵌入式开发中经常使用,方法就是先对需要设置的位用&操作符进行清零操作,然后用|操作符设值。比如我要改变GPIOA的状态,可以先对寄存器的值进行&清零操作:

    GPIOA->CRL &= 0XFFFFFF0F; //将第4-7位清0
    

    然后再与需要设置的值进行|或运算:

    GPIOA->CRL |= 0X00000040; //设置相应位的值,不改变其他位的值
    

    移位操作提高代码的可读性。

    移位操作在单片机开发中也非常重要,下面让我们看看固件库的GPIO初始化的函数里面的一行代码:

    GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
    

    这个操作就是将BSRR寄存器的第pinpos位设置为1,为什么要通过左移而不是直接设置一个固定的值呢?其实,这是为了提高代码的可读性以及可重用性。这行代码可以很直观明了的知道,是将第pinpos位设置为1。如果你写成:

    GPIOx->BSRR = 0x0030;
    

    这样的代码就不好看也不好重用了。
    类似这样的代码很多:

    GPIOA->ODR |= 1 << 5; //PA.5输出高,不改变其他位
    

    这样我们一目了然,5告诉我们是第5位也就是第6个端口,1告诉我们是设置为1了。

    三、~取反操作使用技巧

    SR寄存器的每一位都代表一个状态,某个时刻我们希望去设置某一位的值为0,同时其他位都保留为1,简单的作法是直接给寄存器设置一个值:

    TIMx->SR = 0xFFF7;
    

    这样的作法设置第3位为0,但是这样的作法同样不好看,并且可读性很差。看看库函数代码中怎样使用的:

    TIMx->SR = (uint16_t)~TIM_FLAG;
    

    而TIM_FLAG 是通过宏定义定义的值:

    #define TIM_FLAG_Update  ((uint16_t)0x0001)
    #define TIM_FLAG_CC1     ((uint16_t)0x0002)
    #define TIM_FLAG_CC2     ((uint16_t)0x0004)
    #define TIM_FLAG_CC3     ((uint16_t)0x0008)
    #define TIM_FLAG_CC4     ((int16_t)0x0010)
    #define TIM_FLAG_COM     ((uint16_t)0x0020)
    #define TIM_FLAG_Trigger ((uint16_t)0x0040)
    #define TIM_FLAG_Break   ((uint16_t)0x0080)
    #define TIM_FLAG_CC1OF   ((uint16_t)0x0200)
    #define TIM_FLAG_CC2OF   ((uint16_t)0x0400)
    #define TIM_FLAG_CC3OF   ((uint16_t)0x0800)
    #define TIM_FLAG_CC4OF   ((uint16_t)0x1000)
    

    即设置SR第3位为0时可设置为:

    TIMx->SR = (uint16_t)~TIM_FLAG_CC3;
    

    以上就是关于位操作在嵌入式编程中的一些技巧,如有错误,欢迎指出!

    四、参考资料

    《STM32F1开发指南-库函数版本_V3.1 》

    《手把手教你学51单片机》


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