MCU_STM32的位带操作 -- bit banding

位带操作

STM32芯片除了通用的寄存器访问，还有一个比较有意思的位带操作。

这个位带的意思，就是每个比特(bit)位膨胀成一个32位的字(word)，当访问这些字的时候就达到了访问“位”的目的，这就是位带操作！

位带操作一个典型的特点，就是把1个位映射到32位，在程序处理中方便操作具体位，典型的如RCC寄存器，需要逐位操作的地方比较多，直接寄存器操作的话，程序的可读性不强；

位带操作的缺点也很明显，就是在时间上开销也要稍大一些，因为不可避免要对位带映射进行计算。

Cortex-M4的手册中有这样一个例子：

参考地址：http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.ddi0337h/Behcjiic.html

原文的映射解释是这样的，

The alias word at 0x23FFFFE0 maps to bit [0] of the bit-band byte at 0x200FFFFF: 0x23FFFFE0 = 0x22000000 + (0xFFFFF*32) + 0*4.

The alias word at 0x23FFFFFC maps to bit [7] of the bit-band byte at 0x200FFFFF: 0x23FFFFFC = 0x22000000 + (0xFFFFF*32) + 7*4.

The alias word at 0x22000000 maps to bit [0] of the bit-band byte at : 0x22000000 = 0x22000000 + (0*32) + 0*4.

The alias word at 0x2200001C maps to bit [7] of the bit-band byte at 0x20000000: 0x2200001C = 0x22000000 + (0*32) + 7*4.

解释一下，即：

0x200FFFFF的bit[0] 位带字节映射计算: = 0x22000000 + (0xFFFFF*32) + 0*4 = 0x23FFFFE0
0x200FFFFF的bit[7] 位带字节映射计算: = 0x22000000 + (0xFFFFF*32) + 7*4 = 0x23FFFFFC
0x20000000的bit[0] 位带字节映射计算: = 0x22000000 + (0x0*32) + 0*4 = 0x22000000
0x20000000的bit[7] 位带字节映射计算: = 0x22000000 + (0x0*32) + 7*4 = 0x2200001C

关于程序

我找了个常用的具体的例子，比如这个函数，在STM32F407中是对RCC_CR中的第19位CSSON进行操作，程序如下，一目了然，

void HAL_RCC_EnableCSS(void) { *(__IO uint32_t *) RCC_CR_CSSON_BB = (uint32_t)ENABLE; }

理解：

首先有关RCC_CR_CSSON_BB的定义是这样的，

#define PERIPH_BB_BASE 0x42000000UL
#define AHB1PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x00020000UL)
#define RCC_BASE (AHB1PERIPH_BASE + 0x3800UL)
#define RCC_OFFSET (RCC_BASE - PERIPH_BASE) //计算结果也就是 = 0x00020000UL + 0x3800UL
#define RCC_CR_OFFSET (RCC_OFFSET + 0x00U)
#define RCC_CSSON_BIT_NUMBER 0x13U
#define RCC_CR_CSSON_BB (PERIPH_BB_BASE+(RCC_CR_OFFSET * 32U)+(RCC_CSSON_BIT_NUMBER * 4U))

这些数据去哪里找

这里，PERIPH_BB_BASE的映射地址是0x42000000，前面例子中的SRAM映射地址是0x22000000，具体可参考STM32的编程参考手册PM0214，如下图

其次，在STM32F405xx/STM32F407xx的datasheet表10中，有说明RCC寄存器地址为0x40023800-0x40023BFF，

所以，RCC_CR_CSSON_BB 的计算就是0x42000000UL + 0x00023800*32 + 0x13*4

参考资料

STM32F405/407 datasheet下载地址：

https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f405og.pdf

STM32F4编程手册（STM32 Cortex®-M4 MCUs and MPUs programming manual）下载地址：

https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/programming_manual/6c/3a/cb/e7/e4/ea/44/9b/DM00046982.pdf/files/DM00046982.pdf/jcr:content/translations/en.DM00046982.pdf

Cortex-M3 Technical Reference Manual （Cortex-M3的手册）下载地址：

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0337e/DDI0337E_cortex_m3_r1p1_trm.pdf

Cortex-M4 Technical Reference Manual （Cortex-M4的手册）下载地址：

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0439b/DDI0439B_cortex_m4_r0p0_trm.pdf