理解stm32 bit-band映射公式

bit_band，直译为位带，也翻译成别名存储区。

映射公式：

bit_word_addr = bit_band_base + (byte_offset x 32) + (bit_number × 4) （式1）

其中：

bit_word_addr —— bit_band中字的地址，它映射到某个寄存器位。

bit_band_base —— bit_band的基准地址。

byte_offset ——寄存器的偏移数值

bit_number ——寄存器位所在位置(0-31)

下面的例1说明，如何将SRAM 地址为0x20000300的字节中的位2映射到别名区中：0x22006008 = 0x22000000 + (0x300*32) + (2*4).

对0x22006008地址的写操作等同于对SRAM 中地址0x20000300字节的位2 执行读- 改- 写操作。

这个公式照着套用，也没问题。

我比较钻牛角尖，总想弄明白，为什么式1中要乘以32，要乘以4。

记住这个前提：

（1）STM32对bit-band的访问，是以32位的方式来访问，即一次读写32位（Bit），4个字节（STM32是32位的CPU，一次读32位长，速度快，存储空间比51大的多）。（2）寄存器中的1个位，是使用bit-band中1个双字（32位）来表达的。

先看一个图。

（来源于

https://www.360docs.net/doc/b67754827.html,/2013/01/13/an-improved-bit-banding-approach/#axzz 2VUzQJE8L）

0x20000000的0~7对应0x22000000~0x2200001C，共32个字节，8个双字。

0x20000000的位0对应0x22000000，0x22000001，0x22000002，0x22000003，共4个字节，1个双字

例1中：

0x20000300相对于0x20000000的位移是 0x20000300 - 0x20000000 = 300，相当于300行（ROW）。

乘以32，是因为一行（1个寄存器字节）是32个字节。两者相减，就是它们之间相差的距离，不用担心加1减1的问题。

式1中，bit_number 为什么要乘以4？这里，寄存器字节中的位相当于列。（如屏幕分辨率1440*900，900是行数，1440是列数，行之间的比例是1，而这里是32）

每列之间相差4个字节：

0x22000004 - 0x22000000 = 4

因为前提（2）。

如例1中，0x22006008~0x2200600B来映射0x20000300的字节中的位2，而实际只有0x22006008的位0表示寄存器位2的状态。

再举例2如：

GPIOA是0x4001 0800

端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR) 的偏移地址是0x0c

根据公式：别名区= ADDRESS=0x4200 0000 + (0x0001 080C*0x20) + (bitx*4) ;bitx:第x位

得到PA.0和PA.1的别名区地址

#define PA_Bit0 ((volatile unsigned long *) (0x42210180))

#define PA_Bit1 ((volatile unsigned long *) (0x42210184))

（来源https://www.360docs.net/doc/b67754827.html,/forum.php?mod=viewthread&tid=3861107）

今天在网上看到通过别名区的映射实现位操作功能，以前看STM32手册的时候看到过介绍，但一直没明白怎么用，今天用了一下，成功了！

我的STM32板子PA0和PA1接的LED灯，所以先映射这两位。

查看手册中的寄存器组起始地址:

(原文件名:地址.jpg)

GPIOA是0x4001 0800

端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR) 的偏移地址是0x0c

根据公式：别名区= ADDRESS=0x4200 0000 + (0x0001 080C*0x20) + (bitx*4) ;bitx:第x位得到PA.0和PA.1的别名区地址

#define PA_Bit0 ((volatile unsigned long *) (0x42210180))

#define PA_Bit1 ((volatile unsigned long *) (0x42210184))

接下来就可以对PA.0和PA.1进行位操作了

*PA_Bit0 = 1; //PA.0 置1

*PA_Bit1 = 0; //PA.1 置0

还可以读出这一位的值：

while(1)

{

*PA_Bit1 =(~*PA_Bit1);

Delay(1000); //延时1秒

}

PA.1接的LED会闪烁。

由于对STM32的存储结构不了解，0x4200 0000不知道是从哪里来的。后来看到了一个PDF文档

(原文件名:存储.jpg)

原来0x4200 0000是外设别名区域的地址。

定义成宏，操作就简单了，不用看16进制的8个数字了。

什么是位段、位带别名区？

2. 它有什么好处？

答1：是这样的，记得MCS51吗？MCS51就是有位操作，以一位（BIT）为数据对象的操作，MCS51可以简单的将P1口的第2位独立操作：P1.2=0;P1.2=1 ; 就是这样把P1口的第三个脚（BIT2）置0置。

而现在STM32的位段、位带别名区就为了实现这样的功能。

对象可以是SRAM,I/O外设空间。实现对这些地方的某一位的操作。

它是这样的。在寻址空间（32位地址是4GB ）另一地方，取个别名区空间，从这地址开始处，每一个字（32BIT）

就对应SRAM或I/O的一位。

这样呢，1MB SRAM就可以有32MB的对应别名区空间，就是1位膨胀到32位（1BIT 变为1个字）我们对这个别名区空间开始的某一字操作，置0或置1，就等于它映射的SRAM或I/O相应的某地址的某一位的操作。

答2：简单来说，可以把代码缩小，速度更快，效率更高，更安全。

一般操作要6条指令，而使用位带别名区只要4条指令。

一般操作是读－改－写的方式，而位带别名区是写操作。防止中断对读－改－写的方式的影响。

// STM32支持了位带操作（bit_band）,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。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。

//

// 每个比特膨胀成一个32 位的字,就是把1M 扩展为32M ,

//

// 于是；RAM地址0X200000000（一个字节）扩展到8个32 位的字,它们是：（STM32中的SRAM依然是8位的，所以RAM中任一地址对应一个字节内容）

// 0X220000000 ,0X220000004，0X220000008，0X22000000C,0X220000010,0X220000014,

0X220000018,0X22000001C

// 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）

/*

对SRAM 位带区的某个比特，记它所在字节地址为A,位序号

在别名区的地址为：

AliasAddr＝0x22000000 +((A‐0x20000000)*8+n)*4 =0x22000000+ (A‐0x20000000)*32 + n*4

对于片上外设位带区的某个比特，记它所在字节的地址为A,位序号为n(0<=n<=7)，则该比特

在别名区的地址为：

AliasAddr＝0x42000000+((A‐0x40000000)*8+n)*4 =0x42000000+ (A‐0x40000000)*32 + n*4

上式中，“*4”表示一个字为4 个字节，“*8”表示一个字节中有8 个比特。

// 把“位带地址＋位序号”转换别名地址宏

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr

&0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

//把该地址转换成一个指针

#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))

// MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

例如点亮LED

// 使用STM32库

GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4); //关LED5

GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7); //开LED2

// 一般读操作

STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BR4 =1;// 1：清除对应的ODRy位为0

STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BS7 =1;// 1：设置对应的ODRy位为1

//如果使用位带别名区操作

STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BR[4] =1;// 1：清除对应的ODRy位为0 STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BS[7] =1;// 1：设置对应的ODRy位为1

代码比STM32库高效十倍！

对内存变量的位操作。

1. // SRAM 变量

2.

3. long CRCValue;

4.

5. // 把“位带地址＋位序号”转换别名地址宏

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

7. //把该地址转换成一个指针

8. #define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))

9.

10. // 对32位变量的BIT1 置1 ：

11.

12. MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

13.

14. //对任意一位( 第23位) 判断：

15.

16. if(MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,23))==1)

17. {

18.

19. }