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  • 浅析STM32 中常用的三个函数(sys.c,delay.c,usart.c)之一

    1.sys.c(这个主要是定义位带区地址的宏定义,因此主要的代码都在sys.h中)

     其实,本质上sys就是实现位带区映射(每1Bit)到位带别名区(每32位,即1字),从而我们可以操作位带别名区里的“别名”,进而操控位带区对应的位置。

     支持了位带操作后,可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。在CM3
    中,有两个区中实现了位带。其中一个是SRAM 区的最低1MB 范围,第二个则是片内外设
    区的最低1MB 范围。

     支持位带操作的两个内存区的范围是:
      0x2000_0000‐0x200F_FFFF(SRAM 区中的最低1MB)
      0x4000_0000‐0x400F_FFFF(片上外设区中的最低1MB)

    原理:这两个区中的地址除了可以像普通的RAM 一样使用外,它们还都有自己的“位带别名区”,

    位带别名区把每个比特膨胀成一个32 位的字。当你通过位带别名区访问这些字时,就可以达到

    访问原始比特的目的。

    我们可以通过下图来了解地址映射的过程:

    接下来把SRAM位带区和外设位带区各自映射到的位带别名区的计算公式列出来:

    记位带区所在字节地址为A,位序号

    在别名区的地址为:

    内存SRAM公式:SRAMAddr=0x22000000+((A‐0x20000000)*8+n)*4 =0x22000000+ (A‐0x20000000)*32 + n*4

    片上外设公式:PERIPHAddr=0x42000000+((A‐0x40000000)*8+n)*4 =0x42000000+ (A‐0x40000000)*32 + n*4

    这些可以通过宏定义来实现:

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

    (addr & 0xF0000000)是起始地址,+0x2000000就成了位带别名区的基地址,相当于取位带区的地址(字节数)和位数,

    然后映射到位带别名区,其中+((addr &0xFFFFF)<<5)就是偏移地址(原始地址跟原始基地址的差距)*32,(bitnum<<2)就是位偏移*4;

     

    //IO口操作宏定义
    #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))    //地址映射
    #define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))                     //取映射之后地址的值
    #define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))                //通过起始位带地址的地址和位数取位带别名区的地址的值

    通过上边,我们可以基本掌握位带区到位带别名区的转换过程,可以通过下边的两个表练习一下。

    通过下图,我们可知GPIOA_BASE~GPIOG_BASE,即寄存器A~F的基地址

    #define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000) 

    #define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000)
    #define GPIOA_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)   //寄存器A的基地址是0x4001 0800
    #define GPIOB_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x0C00)   //寄存器B的基地址是0x4001 0C00
    #define GPIOC_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1000)   //寄存器C的基地址是0x4001 1000
    #define GPIOD_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1400)  //寄存器D的基地址是0x4001 1400
    #define GPIOE_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1800)  //寄存器E的基地址是0x4001 1800
    #define GPIOF_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x1C00)  //寄存器F的基地址是0x4001 1C00
    #define GPIOG_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x2000)  //寄存器G的基地址是0x4001 2000

    我们可以通过GPIO_IDR和GPIO_ODR寄存器控制GPIO的IO口输入输出

    //IO口地址映射(GPIOA~G中寄存器的基地址加上偏移地址8就是对应寄存器的输出控制地址)

    #define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
    #define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
    #define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C
    #define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C
    #define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C
    #define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C
    #define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C

    (GPIOA~G中寄存器的基地址加上偏移地址12就是对应寄存器的输入控制地址)

    #define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+8) //0x40010808
    #define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08
    #define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+8) //0x40011008
    #define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+8) //0x40011408
    #define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+8) //0x40011808
    #define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08
    #define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08

    知道了各个寄存器的各个位的输入输出配置地址以及IO口操作宏定义之后,我们可以直接宏定义某寄存器的具体 某一位,从而进行位带操作。

    //确保n的值小于16!
    #define PAout(n)    BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //输出
    #define PAin(n)    BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //输入

    #define PBout(n)    BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出
    #define PBin(n)    BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入

    #define PCout(n)    BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //输出
    #define PCin(n)    BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //输入

    #define PDout(n)    BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //输出
    #define PDin(n)    BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //输入

    #define PEout(n)   BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //输出
    #define PEin(n)    BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //输入

    #define PFout(n)    BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出
    #define PFin(n)    BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入

    #define PGout(n)   BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //输出
    #define PGin(n)    BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //输入

    位带操作有什么优越性?

    最容易想到的就是通过GPIO 的管脚来单独控制每盏LED 的点亮与熄灭。

    另一方面,也对操作串行接口器件提供了很大的方便(典型如74HC165,CD4094)。

    总之位带操作对于硬件I/O 密集型的底层程序最有用处了。

    如何在其他C文件中使用?

    直接在对应的C文件的.h文件中引用"#include "sys.h" ",

    然后对相应的位重新宏定义一下,方便进一步对位操作。

    举例:#define LED0  PAout(5)        //作用就是点亮PA5口的LED0灯

    这时直接给LED0=1,就是BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) =1,就是BIT_ADDR(GPIOA_BASE+12,n)=1,

    就是把寄存器A的输出配置地址中的n位对应的值置1.(注意n位是0~F,要小于16)

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