寄存器读写为什么需要用位操作符

寄存器读写为什么需要用位操作符

1.寄存器操作的要求（特定位改变而不影响其他位）
（1）arm是统一编址的，arm中有很多内部外设，soc通过向这些内部外设的寄存器写入一些特定的值来完成操作。这个内部外设进而操控硬件，所以说读写寄存器就是在操控硬件。
（2）在设定特定位时不改变其他位，而且寄存器的特点就是按位进行规划和使用。
（3）而修改寄存器中的特定值的一般步骤是，读-改-写。读取一次寄存器的值时32位的（一个int），而要想修改其中的一位必须全部读出32位的内容。修改完以后再统一写入寄存器中。

2.特定位清零用&
（1）回顾：二进制位和1位与无变化，与0位与变成0。
（2）若要把其中特定位改成0，其他位不变，可以使用位与1的方法。
（3）举例：把0xaaaaaaaa的第八位到第十五为清零，
分析：
第一步：要把0xaaaaaaaa这个十六进制数的第8到15位清零，就得让8-15位和0位与，而其他位不能发生变化。
第二步：要得到一个十六进制数，让该数的8-15位是0，其他位是1，先写出这样的二进制数的0-31位是：1111 1111 1111 1111 0000 0000 1111 1111
第三步：把这个二进制数转换为十六进制数得到0xffff00ff
第四步：让之前寄存器中的数（0xaaaaaaaa）和我们现在得到的数（0xffff00ff）进行位与，即可完成8-15位清零。

a = 0xaaaaaaaa； //1010 1010 1010 1010 '1010 1010' 1010 1010
b = 0xffff00ff； //1111 1111 1111 1111 '0000 0000' 1111 1111
c = a & b 
c == 0xaaaaaa00aa；  //1010 1010 1010 1010 '0000 0000' 1010 1010
                     //这样8-15位就被清零了。结果为0xaaaa00aa
                     //十六进制一位等于二进制四位

3.特定位置1用|
(1)回顾：位或：（二进制数）与1位或变成1，与0位或无变化。
(2)特定位置1，其他位不变采用位或。
(3)举例：把0xaaaaaaa0八位二进制数的0-3位置1，其他位不变。
分析：
第一步：要把0xaaaaaaa0这个十六进制数的第0到3位清零，就得让0-3位和1位或，而其他位不能发生变化。
第二步：要得到一个十六进制数，让该数的0-3位是1，其他位是0，先写出这样的二进制数的0-31位是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
第三步：把这个二进制数转换为十六进制数得到0xf
第四步：让之前寄存器中的数（0xaaaaaaa0）和我们现在得到的数（0xf）进行位或，即可完成0-3位置一。

a = 0xaaaaaaa0；//1010 1010 1010 1010 1010 1010 1010 '0000'
b = 0xf；       //0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 '1111'
c = a | b；     
c = 0xaaaaaaaf  //1010 1010 1010 1010 1010 1010 1010 '1111'
                //这样0-3位就被置一了。结果为0xaaaaaaaf

4.取反~
（1）把一个数按照二进制位进行取反
（2）举例：把0xf0取反
分析：
第一步：要给一个数取反首先要得到这个数的二进制。0xf0的二进制数是：1111 0000
第二步：按照每一位进行取反，0变1,1变0。
第三步：取反后得到0000 1111，把之转换成十六进制是：0xf

a = 0xf0；// 1111 0000
c = ~b；  
c == 0xf；//0000 1111
          //注意：这里的变量都占32位，这里省略了8-31位，用不到的位，编译器自动补0。

5.特定位取反用^
(1)回顾：位异或，(二进制位)与1位或会取反，与0异或无变化。
(2)位异或真值表:
　　00111
　　11100
　　^(位异或)
　　—————-
　　11011
(3)举例：把0xa的0-1位取反，其他位不改变
分析：
第一步：把要被取反的数转换为二进制数：0xa–>1010
第二步：构建一个数让他的特定位为1，这个特定位是指上面的要被取反的数的要被取反的位。比如我要向上面的数的0-1位取反，我构建的数的0-1位就为1，其他位为0，所以我构建的数位 ：0011
第三步：把我构建的二进制数转换成十六进制的，0011–>0x

　　a = 0xa；  //10'10'
　　b = 0x3    //00'11'
　　c = a^b;
　　c == 0xb;  //10'11'
        　　//这样0xa的0-1位就取反了，而其他位没有发生变化

总结：
（1）十六进制一位等于二进制四位，32位平台下int数据类型占32位，寄存器也是32位的，分配的变量占32位，我们用不到的位，编译器自动补0。
（2）注意~和^的区别。前者是给所有位取反的。后者可以完成给特定位取反。
（3）在单片机或者嵌入式中，位运算符号是很常用的，尤其是在Linux内核中。