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存储系统与位带操作
1、对GPIO的操作函数
2、计算机对地址的管理
3、板子地址
4、什么是位带操作
5、位带地址好处 存储系统与位带操作
1、对GPIO的操作函数
//方案一
GPIO_WriteBit(GPIOF,GPIO_Pin_9,0);//方案二
GPIO_Write(GPIOF,0x0000);//方案三
GPIOF-O…目录
存储系统与位带操作
1、对GPIO的操作函数
2、计算机对地址的管理
3、板子地址
4、什么是位带操作
5、位带地址好处 存储系统与位带操作
1、对GPIO的操作函数
//方案一
GPIO_WriteBit(GPIOF,GPIO_Pin_9,0);//方案二
GPIO_Write(GPIOF,0x0000);//方案三
GPIOF-ODR 0x0000;//寄存器操作//方案四
*((volatile uint32_t*)(0X40021414))0x0000;//方案五
*((volatile uint32_t*)(0x42000000 0x21414*32 9*4)) 1; //方案六
PFout(9)0;
其中
GPIO_Write(GPIOF,0x0600);
GPIO_Write本质上是对寄存器的操控即
GPIOF -ODR 0x0600;
而寄存器本质上是一块存贮空间可以理解上面代码是对于一块地址写入 0x0600.
*((volatile uint32_t*)(0X40021414)) 0x0600;
但是对于STM32f407系列的板子还有一种写法
*((volatile uint32_t*)(0x42000000 0x21414*32 9*4)) 1;
*((volatile uint32_t*)(0x42000000 0x21414*32 10*4)) 1;
上面这个地址能实现对于LED的控制是硬件工程师做了特殊处理该解决方案 叫做“位带操作”。要想理解这个中方案需要对计算机地址访问有着深刻理解。
2、计算机对地址的管理
从C语言角度理解内存拿到地址找到地址中的数据并返回 从计算组成理解的存储结构示意图
假设cpu中有3根地址线那么它进过译码器后组合出来(扩展)的结果表示8根线(再多的都表示不了),进而控制8个内存单元。每一个内存单元即就是一个字符型(char)。 内存申请和释放的最小单元 实际申请的是地址资源而一个地址刚好对应一个字符存储空间。因此字符空间 (char)是内存分配的最小单元。【bool型实际不存在它是变相的char】 内存不可以无限扩展受制于机器位数管理不了那么多的内存单元。32位机器 最多管理2^32个地址单元。64位机器可以管理2^64个地址单元。
3、板子地址
为什么 ((volatile uint32_t)(0X40021414)) 0x0600是可以控制LED灯 首先我们机器是32位的地址线。这些地址线提供了2的32次方的地址。这些地址 我们机器没有用完有剩余的。我们机器上的用在了这些地方程序存储器 数据存储器IO端口和寄存器。
存储器内存。
IO端口端口地址。网络通信里面要选端口。USB插口。CPU使用IO来通信。
寄存器这个和内存使用起来很像但是具体物理实现和计算机所处位置不同。
stm32给与GPIOF组的寄存器分配的地址如下 从地址0X4002 1400 - 0X4002 17FF.总共有0x3FF1的空间给与了GPIOF组使用。我们之前所有的操纵函数本质上都是操作了F组的寄存器的地址。给与这个地址写入0或者1。而寄存器的数据决定了引脚上的电压为高/低。
操作函数GPIO_WriteBit();也是在操作寄存器给寄存器写入0或1完成灯的控制。 GPIOF组的地址如下
地址跳转步骤 则GPIOF组地址为GPIO_BASE 0x4000 0000 0x0002 0000 0x1400 0x4002 1400
输出寄存器ODR寄存器偏移地址 0x14。
GPIOF-ODR GPIOF_BASE 0x14 0x40021414 给与这根地址线--0x40021414写数据。相当于配置ODR寄存器相当于调用 GPIO的操控函数。 这几个位对应的是 PF15,PF14,PF13,PF12,PF11,PF10,PF9,PF8,PF7,PF6,PF5,PF4,PF3,PF2,PF1,PF0,每一个位对应F组16个引脚的每一个故此数据是 0XFFFF--0X0000。
4、什么是位带操作
了解更多点击这里--位带(位段)操作--
我的通俗理解一块内存可以用两个地址来访问一个是内存地址一个是硬件工程师在寄存器内接的该地址与原来PF9的输出寄存器的地址GPIOF-ODR 0x40021414地位平等。 上图红色线路是原有的地址属于这个寄存器的因此可以访问整个寄存器。 绿色线路是位带区域硬件接上去的这个地址仅仅属于这个寄存器的一个特定的位。
那么这块区域的操作有两种路线
红色路线1GPIOF-ODR 0XFFFF FFFF。我们计算好第9的数据位的数据赋 值给ODR寄存器。
绿色路线2获取单独分给ODR的第9根的数据位的地址并给与这根地址赋值 1/0.
位带操作可以让我们更好地理解底层存储但也知识理解一下就好了现有一个简化位带操作的封装函数BitBand.h,可以简化书写
#ifndef __BITBAND_H__
#define __BITBAND_H__#define BITBAND(addr,bitnum) 0x42000000 (addr 0xFFFFF)*32 bitnum *4
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile uint32_t*)(addr))
#define BIT_ADDR(addr,bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr,bitnum))#define GPIOA_IDR_ADDR (GPIOA_BASE 0x10)
#define GPIOA_ODR_ADDR (GPIOA_BASE 0x14)#define GPIOB_IDR_ADDR (GPIOB_BASE 0x10)
#define GPIOB_ODR_ADDR (GPIOB_BASE 0x14)#define GPIOC_IDR_ADDR (GPIOC_BASE 0x10)
#define GPIOC_ODR_ADDR (GPIOC_BASE 0x14)#define GPIOD_IDR_ADDR (GPIOD_BASE 0x10)
#define GPIOD_ODR_ADDR (GPIOD_BASE 0x14)#define GPIOE_IDR_ADDR (GPIOE_BASE 0x10)
#define GPIOE_ODR_ADDR (GPIOE_BASE 0x14)#define GPIOF_IDR_ADDR (GPIOF_BASE 0x10)
#define GPIOF_ODR_ADDR (GPIOF_BASE 0x14)#define GPIOG_IDR_ADDR (GPIOG_BASE 0x10)
#define GPIOG_ODR_ADDR (GPIOG_BASE 0x14)#define GPIOH_IDR_ADDR (GPIOH_BASE 0x10)
#define GPIOH_ODR_ADDR (GPIOH_BASE 0x14)#define GPIOI_IDR_ADDR (GPIOI_BASE 0x10)
#define GPIOI_ODR_ADDR (GPIOI_BASE 0x14)#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_ADDR,n)
#define PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_ADDR,n) #define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_ADDR,n)
#define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_ADDR,n)#define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_ADDR,n)
#define PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_ADDR,n)#define PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_ADDR,n)
#define PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_ADDR,n)#define PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_ADDR,n)
#define PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_ADDR,n)#define PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_ADDR,n)
#define PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_ADDR,n)#define PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_ADDR,n)
#define PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_ADDR,n)#define PHout(n) BIT_ADDR(GPIOH_ODR_ADDR,n)
#define PHin(n) BIT_ADDR(GPIOH_IDR_ADDR,n)#define PIout(n) BIT_ADDR(GPIOI_ODR_ADDR,n)
#define PIin(n) BIT_ADDR(GPIOI_IDR_ADDR,n)#endif 封装前 封装后 5、位带地址好处
1.提升效率比特位的读写操作效率提升。
2.代码简洁仅仅对于某一个位进行控制无需考虑取值判断。0x0200 硬件把GPIO寄存器映射为位带区域可以提升IO操控和通信的速度。
