|
|
Cortex-M3支持了位操作后，可以使用普通的加載/存儲(chǔ)指令來對單一的比特進(jìn)行讀寫。
在 CM3支持的位帶中，有兩個(gè)區(qū)中實(shí)現(xiàn)了位帶。
其中一個(gè)是 SRAM區(qū)的最低 1MB 范圍， 0x20000000 ‐ 0x200FFFFF（SRAM 區(qū)中的最低 1MB）；
第二個(gè)則是片內(nèi)外設(shè)區(qū)的最低1MB范圍， 0x40000000 ‐ 0x400FFFFF（片上外設(shè)區(qū)中的最低 1MB）。
這兩個(gè)區(qū)中的地址除了可以像普通的 RAM一樣使用外，它們還都有自己的“位帶別名區(qū)”，位帶別名區(qū)把每個(gè)比特膨脹成一個(gè) 32位的字。當(dāng)你通過位帶別名區(qū)訪問這些字時(shí)，就可以達(dá)到訪問原始比特的目的。
CM3使用如下術(shù)語來表示位帶存儲(chǔ)的相關(guān)地址
* 位帶區(qū)：支持位帶操作的地址區(qū)
* 位帶別名：對別名地址的訪問最終作用到位帶區(qū)的訪問上（注意：這中間有一個(gè)地址映射過程）
位帶區(qū)中的每個(gè)比特都映射到別名地址區(qū)的一個(gè)字 ——這是只有 LSB 有效的字（位帶別名區(qū)的字只有 最低位 有意義）。
對于SRAM中的某個(gè)比特，
該比特在位帶別名區(qū)的地址：
AliasAddr =0x22000000 + ((A‐0x20000000)*8+n)*4
=0x22000000 + (A‐0x20000000)*32 + n*4
對于片上外設(shè)位帶區(qū)的某個(gè)比特，
該比特在位帶別名區(qū)的地址：
AliasAddr =0x42000000 + ((A‐0x40000000)*8+n)*4
= 0x42000000+ (A‐0x40000000)*32 + n*4
其中 A為該比特所在的字節(jié)的地址，0 <= n <= 7
“*4”表示一個(gè)字為 4個(gè)字節(jié)，“*8”表示一個(gè)字節(jié)中有 8 個(gè) 特。
當(dāng)然，位帶操作并不只限于以字為單位的傳送。亦可以按半字和字節(jié)為單位傳送�！�
位帶操作有很多好處，其中重要的一項(xiàng)就是，在多任務(wù)系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)共享資源在任務(wù)間的“互鎖”訪問。多任務(wù)的共享資源必須滿足一次只有一個(gè)任務(wù)訪問它——亦即所謂的“原子操作”。
在 C語言中使用位帶操作
在C編譯器中并沒有直接支持位帶操作。比如，C 編譯器并不知道對于同一塊內(nèi)存，能夠使用不同的地址來訪問，也不知道對位帶別名區(qū)的訪問只對LSB 有效。
欲在C中使用位帶操作，最簡單的做法就是#define 一個(gè)位帶別名區(qū)的地址。例如：
#defineDEVICE_REG0 ((volatile unsigned long *) (0x40000000))
#defineDEVICE_REG0_BIT0 ((volatile unsigned long *)(0x42000000))
#defineDEVICE_REG0_BIT1 ((volatile unsigned long *)(0x42000004))
...
*DEVICE_REG0 =0xAB; //使用正常地址訪問寄存器
*DEVICE_REG0_BIT1 = 0x1; // 通過位帶別名地址設(shè)置 bit1
還可以更簡化：
//把“位帶地址＋位序號”轉(zhuǎn)換成別名地址的宏
#defineBITBAND(addr, bitnum)((addr &0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
//把該地址轉(zhuǎn)換成一個(gè)指針
#defineMEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *) (addr))
于是：
MEM_ADDR(DEVICE_REG0) =0xAB; //使用正常地址訪問寄存器
MEM_ADDR(BITBAND(DEVICE_REG0,1))= 0x1; //使用位帶別名地址
注意：當(dāng)你使用位帶功能時(shí)，要訪問的變量必須用volatile 來定義。因?yàn)?C 編譯器并不知道同一個(gè)比特可以有兩個(gè)地址。所以就要通過volatile，使得編譯器每次都如實(shí)地把新數(shù)值寫入存儲(chǔ)器，而不再會(huì)出于優(yōu)化的考慮，在中途使用寄存器來操作數(shù)據(jù)的復(fù)本，直到最后才把復(fù)本寫回。
在 GCC和RealView MDK (即 Keil) 開發(fā)工具中，允許定義變量時(shí)手工指定其地址。如：
volatileunsigned long bbVarAry[7]__attribute__(( at(0x20003014)));
volatileunsigned long* const pbbaVar=(void*)(0x22000000+0x3014*8*4);
// 在long*后面的“const”通知編譯器：該指針不能再被修改而指向其它地址。
//注意：at()中的地址必須對齊到4 字節(jié)邊界。
這樣，就在0x20003014處分配了7個(gè)字，共得到了32*7=224個(gè)比特。
再使用這些比特時(shí)，可以通過如下的的形式：
pbbaVar[136]=1; //置位第 136號比特
不過這有個(gè)局限：編譯器無法檢查是否下標(biāo)越界。
那為什么不定義成“baVarAry[224]“ 的數(shù)組呢？
這也是一個(gè)編譯器的局限：它不知道這個(gè)數(shù)組其實(shí)就是bbVarAry[7]，從而在計(jì)算程序?qū)?nèi)存的占用量上，會(huì)平白無故地多計(jì)入224*4個(gè)字節(jié)。
對于指針義，為每個(gè)需要使用的比特取一個(gè)字面值的名字，在下標(biāo)中只使用字面值名字，不再寫真實(shí)的數(shù)字，就可以極大程度地避免數(shù)組越界。
請注意：在定義這“兩個(gè)”變量時(shí)，前面加上了“volatile”。如果不再使用bbVarAry來訪問這些比特，而僅僅使用位帶別名的形式訪問時(shí)，這兩個(gè) volatile 均不再需要。
|
|
