單片機(jī)的寄存器編程與位運(yùn)算

凡事都要腳踏實(shí)地去做，不弛于空想，不騖于虛聲。努力只能做到合格，用心才能做到優(yōu)秀。

這次一起來(lái)學(xué)習(xí)一下單片機(jī)開(kāi)發(fā)時(shí)必備技術(shù)——位運(yùn)算和寄存器編程。

目前已經(jīng)發(fā)布了幾篇文章，文章多為個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，可能會(huì)有錯(cuò)誤。歡迎朋友們指正錯(cuò)誤或提出寶貴建議，必有重謝！

一、位運(yùn)算符號(hào)

常用的位運(yùn)算符有：

二、單片機(jī)開(kāi)發(fā)為什么需要學(xué)習(xí)位運(yùn)算？

單片機(jī)開(kāi)發(fā)常用的編程方法有：寄存器法 和 庫(kù)函數(shù)法。其中基于寄存器編程是一種通用型的方法，即所有的單片機(jī)都可以采用寄存器方法進(jìn)行編程。

那么寄存器又是什么？

初學(xué)者可以這樣理解：

1.寄存器是在單片機(jī)中真實(shí)存在的（有明確的地址）、有明確功能的“開(kāi)關(guān)”或者“指示器”。

2. 一個(gè)單片機(jī)中一般含有大量的、功能各異的寄存器，這些寄存器都有自己獨(dú)立的空間，分別控制著單片機(jī)的不同功能。

3.當(dāng)需要控制單片機(jī)實(shí)現(xiàn)某種功能 或者 需要獲取單片機(jī)的工作狀態(tài)時(shí)，就必須要操作到對(duì)應(yīng)的寄存器。

4.對(duì)于不同位數(shù)的單片機(jī)，其寄存器的位數(shù)也不同，并且一個(gè)寄存器可能通過(guò)不同的位來(lái)控制不同的功能。

總結(jié)：位運(yùn)算在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中主要用途是操作寄存器，是單片機(jī)編程的基礎(chǔ)！其重要性可見(jiàn)一斑。

三、位運(yùn)算的重點(diǎn)內(nèi)容

假設(shè)下表中的X是單片機(jī)中某個(gè)寄存器。

一共就4行，非常好記。但知識(shí)點(diǎn)僅記住是沒(méi)用的，得實(shí)踐！現(xiàn)在我們基于一款單片機(jī)的手冊(cè)來(lái)模擬實(shí)操一下。有條件的朋友建議購(gòu)買(mǎi)一套單片機(jī)套件，邊學(xué)邊練，效果加倍！

四、實(shí)例演示位運(yùn)算

下方是一款單片機(jī)的一個(gè)寄存器表，來(lái)源于主流單片機(jī)型號(hào)STM32F1xx的參考手冊(cè)。圖中這個(gè)寄存器的功能是配置IO引腳的方向，比如配置引腳是作為輸入還是輸出。

若需要將單片機(jī)的PB4引腳配置為通用推挽輸出，那應(yīng)該如何配置此寄存器呢？

Step1，結(jié)合引腳正確表示出該寄存器。由于操作的引腳是PB4，屬于GPIOB，故該寄存器寫(xiě)作GPIOB->CRL。

Step2，閱讀表格中關(guān)于位功能的說(shuō)明，找出需要操作該寄存器的哪些位。

由于待操作引腳序號(hào)為4，所以應(yīng)操作該寄存器的第19~16位（因?yàn)檫@些位對(duì)應(yīng)的功能是CNF4和MODE4，匹配該引腳）。

Step3，結(jié)合注釋部分，確定待操作位的值。從圖中可以看出MODE4(即第17、16位)可以配置為“01”以實(shí)現(xiàn)輸出模式；CNF4(即第19、18位)可以配置為“00”以實(shí)現(xiàn)通用推挽輸出模式。

Step4，將位運(yùn)算與上一步結(jié)合，寫(xiě)出代碼。

GPIOB- >CRL &=~(1< 19);
GPIOB- >CRL &=~(1< 18);
GPIOB- >CRL &=~(1< 17);
GPIOB- >CRL |= (1< 16);


化簡(jiǎn)上方四行位運(yùn)算，整理得：
GPIOB- >CRL &=~(0xF< 16);//清零[19:16]
GPIOB- >CRL |= (0x1< 16);

ps: 以上代碼僅是實(shí)現(xiàn)PB4引腳輸出數(shù)據(jù)的部分代碼。

若需要實(shí)現(xiàn)完整功能，還需要配置其他寄存器。