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【STM32】位操作 按位与 按位或 按位异或 取反 左移 右移等基础 C 语言知识补充

时间:2020-01-18 23:04:06

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【STM32】位操作 按位与 按位或 按位异或 取反 左移 右移等基础 C 语言知识补充

文章目录

1 位操作1.1 按位与1.2 按位或1.3 按位异或1.4 取反1.5 左移1.6 右移2 单片机中常用操作2.1 不改变其他位时,对某几个位设定值2.2 移位操作提高代码可读性2.3 取反操作使用技巧

1 位操作

c 语言中存在以上 6 个位操作运算符,且它们只能用于整形操作数。

总结:对于原二进制数来说,&0是屏蔽,&1是不变。

总结:对于原二进制数来说,|0是不变,|1是置1。

总结:对于原二进制数来说,^0是不变,^1是反转。

1.1 按位与

按位与的定义是:同一二进制位上的数字都是1的话,& 的结果为1,否则为0。

根据这个特性,& 操作常常用来屏蔽特定的二进制位。

例如:0000 1111 & 0000 0011 = 0000 0011

可以看见,1111的前两位被屏蔽成为0了。

所以如果想清空数据,只需要将原二进制数与上 &0 就可以了。0的位数对应原二进制数的位数,对各位进行屏蔽,全部置0。

相对的,&可以利用0来屏蔽,也可以用1来读取。

例如: 一个二进制数 1101 1001,我只想要它的后四位,怎么办呢?

只需要进行如下操作:1101 1001 & 0000 1111即可。

其实该方法是屏蔽和读取的结合,&0保证消除无用位,&1保证有用数据的完整性。

总结:对于原二进制数来说,&0是屏蔽,&1是不变。

1.2 按位或

定义:只要参与运算的双方其中有一个是1,结果就是1.同0才为0。

主要用作将某些特定位置1。

例如:1010 0000 | 0000 1111 = 1010 1111。

总结:对于原二进制数来说,|0是不变,|1是置1。

1.3 按位异或

只要参与运算的双方互异,结果就为1,否则为0。

可以通过上面的定义看到,一个数^1 的话就会0变成1,1变成0,而^0则不对原数进行改变。所以根据此特性可以对特定位进行0 1 反转。

例如: 1100 1100 ^ 0000 1100 = 1100 0000。

同样的,如果对一个数进行^0,代表保留原值。

总结:对于原二进制数来说,^0是不变,^1是反转。

1.4 取反

对一个二进制数进行取反。1变0,0变1。

唯一需要注意的一点是,~的优先级是逻辑运算符中最高的,必须优先计算。

1.5 左移

左移与右移比较类似,是将目标二进制数字向左/右移动相应的位数。

左移补0:1111 1111 << 1 == 1111 1110,换算十进制的话是原来数值的2倍。

1.6 右移

右移看情况:负数补1,正数补0。需要看符号位。同样,换算为十进制数值变为原来的1/2.

总结:左乘右除。

2 单片机中常用操作

2.1 不改变其他位时,对某几个位设定值

比如要改变 GPIOA 的状态,可以先对寄存器的值进行&清零操作

GPIOA -> CRL &= 0XFFFFFF0F;// 将第 4-7 位清 0

然后再与需要设置的值进行或运算

GPIOA -> CRL |= 0X00000040;// 设置相应位的值,且不改变其他位的值

2.2 移位操作提高代码可读性

以固件库的 GPIO 初始化的函数里一行代码为例

GPIOx -> BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);

这个操作就是将 BSRR 寄存器的第 pinpos 位设置为 1。

为什么要通过左移而不是直接设定呢?其实,这是为了提高代码的可读性以及可重用性。这行代码可以直观明了的知道,是将第 pinpos 位设置为 1。

如果写成

GPIOx -> BSRR = 0x0030;

这样的代码就不容易看出,也不好重用了。

类似的代码还有:

GPIOA -> ORT |= 1<<5;// PA.5 输出高,不改变其他位

这样我们一目了然,5 告诉我们是第 5 位也就是第 6 个端口,1 告诉我们是设置成了 1。

2.3 取反操作使用技巧

SR 寄存器的每一位都代表一个状态,某个时刻我们希望去设置某一位的值为 0,同时其他位都保留位 1,简单的作法是直接给寄存器设置一个值:

TIMx -> SR = 0xFFF7;

这样做法可读性交较差。

看看库函数中代码是如何使用的:

TIMx -> SR = (uint16_t)~TIM_FLAG;

而 TIM_FLAG 是通过宏定义完成的值:

#define TIM_FLAG_Update((uint16_t)0x0001)#define TIM_FLAG_CC1((uint16_t)0x0002)

看这个就容易明白,可以直接从宏定义重看出 TIM_FLAG_Update 就是设置的第 0 位了,可读性较强。

Ref: C语言中的逻辑运算符:按位与,按位或,按位异或,取反,左右移位

Ref: STM32 不完全手册 - 立创开源

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