一、位帶操作的原理
51單片機可以直接對某一位IO進行讀寫操作，而STM32則通過位帶操作來控制一個單獨的IO口。
概念
- 位帶區：支持位帶操作的地址區。
- 位帶別名區：對別名地址的訪問最終作用到位帶區的訪問上。位帶別名區對位帶區的訪問有個地址映射過程。
目的
對位帶區的比特位進行獨立的讀寫操作，即單獨操作一個位 ，它是通過對位帶別名區的操作來實現。
具體過程：
對位帶別名區進行讀寫訪問，位帶別名區通過地址映射關係映射到相應的位帶區，對位帶區進行原始比特的讀寫操作。
地址映射
對位帶別名區進行讀且操作 ---------------------->對位帶區進行讀且操作(目的)
下面是位帶操作的一些說明
二、計算公式
字節地址爲A，比特位序號爲n(0<=n<=7)
說明：“*4”表示一個字爲4個字節，“*8”表示一個字節中有8個比特。
將上述的外設位帶區和SRAM位帶區進行統一，得到下面的公式：
((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
其中4*8=32=2的5次方，4=2的2次方，相當於左移了5位和2位
公式解析
- add &0xF000 0000:目的是取出4和2，用於區分是外設還是SRAM。然後再加上0x2000000就等於外設/SRAM位帶別名區的起始地址。
- add &0x000FFFFF:屏蔽掉高3位。外設位帶區的最高地址爲0x400F0000,SRAM位帶區的最高地址爲0x200F 0000，(0x400F 0000 - 0X4000 0000)與(0x200F 0000-0x2000 0000)在求偏移地址相減的時候只有低五位有效，所以就把剩下的高3位屏蔽掉，剩下的5位和F做與運算即可。
三、舉例
假如要操作GPIOH的ODR寄存器的10位，就可以通過位帶操作來訪問
//1.宏定義ADDR
#define GPIOH_ODR_ADDR (GPIOH_BASE+0X14)
//2.求出位帶別名區的地址 傳進兩個參數 參數一:ADDR 參數二：位數(即公式裏面的n)
#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
//3.把求出來的位帶別名區(立即數)強制類型轉換爲指針，編譯器才知道是地址
//即將BITBAND傳入MEM_ADDR中
#define MEM_ADDR(addr) (*(volatile unsigned long *)(addr))
假設LED_GPIO_Config()是LED燈初始化程序
此處重點是說明位帶的知識點，詳情可以查看我的上一篇文章：
STM32F429--標準庫點亮LED燈
https://blog.csdn.net/ABCisCOOL/article/details/106170244
此時在main函數裏面直接調用即可,把
void main(void)
{
while(1)
{
LED_GPIO_Config()；
MEM_ADDR(GPIOH_ODR_ADDR,10) == 0 ；
}
}
上述的操作是不是相對來說，可讀性還比較差呢，試試下面改進的寫法，是不是有點像51的編程了呢？
//1.宏定義ADDR
#define GPIOH_ODR_ADDR (GPIOH_BASE+0X14)
//2.求出位帶別名區的地址 傳進兩個參數 參數一:ADDR 參數二：位數(即公式裏面的n)
#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
//3.把求出來的位帶別名區(立即數)強制類型轉換爲指針，編譯器才知道是地址
//即將BITBAND傳入MEM_ADDR中
#define MEM_ADDR(addr) (*(volatile unsigned long *)(addr))
//4.嵌套宏
#define BIT_ACTION(addr,bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr,bitnum))
//相當於操作PH的端口 如 PH10 ，是不是很接近51了呢
#define PHout(n) BIT_ACTION(GPIOH_ODR_ADDR,bitnum)
void main(void)
{
while(1)
{
LED_GPIO_Config()；
PHout(10) == 0 ；
}
}
如果我們需要操作多個引腳，可以先將其封裝起來，然後利用
PAout,PBout,…,PHout等方式來對單獨的位進行操作。
附：
本文還說明的還不夠詳細，還是不清楚的朋友，可以看一下火哥的講解視頻:
https://www.bilibili.com/video/BV1Ws411c7A8?p=23
作業
1- 如何實現GPIO端口的ODR寄存器的位操作
2- 如何實現其他GPIO口的IDR寄存器的位操作
3- 重新實現GPIO輸入–按鍵檢測部分的代碼，讀取IO電平的哪一部分代碼，用位帶操作的形式操作
提示：unit16_t temp; temp == PAint(10);
4- 把綠燈和藍燈也點亮
參考答案：
1-
/*GPIOA~GPIOH的ODR寄存器位帶操作,*/
#define GPIOA_ODR_ADDR (GPIOA_BASE+0X14)
#define GPIOB_ODR_ADDR (GPIOB_BASE+0X14)
#define GPIOC_ODR_ADDR (GPIOC_BASE+0X14)
#define GPIOD_ODR_ADDR (GPIOD_BASE+0X14)
#define GPIOF_ODR_ADDR (GPIOE_BASE+0X14)
#define GPIOG_ODR_ADDR (GPIOF_BASE+0X14)
#define GPIOH_ODR_ADDR (GPIOH_BASE+0X14)
/*中間這三個不需要改動*/
#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr&0xF0000000)+0x02000000+((addr & 0x000FFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) (*(volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ACTION(addr,bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr,bitnum))
#define PAout(n) BIT_ACTION(GPIOA_ODR_ADDR,bitnum)
#define PBout(n) BIT_ACTION(GPIOB_ODR_ADDR,bitnum)
#define PCout(n) BIT_ACTION(GPIOC_ODR_ADDR,bitnum)
#define PDout(n) BIT_ACTION(GPIOD_ODR_ADDR,bitnum)
#define PEout(n) BIT_ACTION(GPIOE_ODR_ADDR,bitnum)
#define PFout(n) BIT_ACTION(GPIOF_ODR_ADDR,bitnum)
#define PGout(n) BIT_ACTION(GPIOG_ODR_ADDR,bitnum)
#define PHout(n) BIT_ACTION(GPIOH_ODR_ADDR,bitnum)
2-
/*GPIOA~GPIOH的IDR寄存器位帶操作,*/
#define GPIOA_IDR_ADDR (GPIOA_BASE+0X10)
#define GPIOB_IDR_ADDR (GPIOB_BASE+0X10)
#define GPIOC_IDR_ADDR (GPIOC_BASE+0X10)
#define GPIOD_IDR_ADDR (GPIOD_BASE+0X10)
#define GPIOE_IDR_ADDR (GPIOE_BASE+0X10)
#define GPIOF_IDR_ADDR (GPIOF_BASE+0X10)
#define GPIOG_IDR_ADDR (GPIOG_BASE+0X10)
#define GPIOH_IDR_ADDR (GPIOH_BASE+0X10)
#define PAint(n) BIT_ACTION(GPIOA_IDR_ADDR,bitnum)
#define PBint(n) BIT_ACTION(GPIOB_IDR_ADDR,bitnum)
#define PCint(n) BIT_ACTION(GPIOC_IDR_ADDR,bitnum)
#define PDint(n) BIT_ACTION(GPIOD_IDR_ADDR,bitnum)
#define PEint(n) BIT_ACTION(GPIOE_IDR_ADDR,bitnum)
#define PFint(n) BIT_ACTION(GPIOF_IDR_ADDR,bitnum)
#define PGint(n) BIT_ACTION(GPIOG_IDR_ADDR,bitnum)
#define PHint(n) BIT_ACTION(GPIOH_IDR_ADDR,bitnum)
3-按鍵接的是PA0端口號
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON)
{
//如果按下了,KEY_ON 1
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);
//做相應的動作
return KEY_ON;
}
else return KEY_OFF;
}
重新實現如下
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
unit16_t temp;
temp = PAint(0)；
if (temp== 1)
{
printf("有按鍵按下，做相應的動作");
}
}
4-
紅燈點亮的程序
#define LED_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
#define LED_GPIO_PORT GPIOH
#define LED_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOH
//配置函數
void LED_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//0-打開系統時鐘
RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);
//1-設置引腳
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_GPIO_PIN;
//2-設置爲輸出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
//3-設置爲推輓輸出類型
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
//4-設置爲上拉
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
//5-設置速度50MHZ
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;
//把引腳寫進寄存器的函數
GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
void LED_R_LIGHT(void)
{
PHout(10)==0;
}
綠燈：
#define LED_GPIO_PIN GPIO_Pin_11
void LED_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//0-打開系統時鐘
RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);
//1-設置引腳
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_GPIO_PIN;
//2-設置爲輸出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
//3-設置爲推輓輸出類型
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
//4-設置爲上拉
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
//5-設置速度50MHZ
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;
//把引腳寫進寄存器的函數
GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
void LED_G_LIGHT(void)
{
PHout(11)==0;
}
藍燈：
#define LED_GPIO_PIN GPIO_Pin_12
void LED_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//0-打開系統時鐘
RCC_AHB1PeriphClockLPModeCmd(LED_GPIO_CLK,ENABLE);
//1-設置引腳
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_GPIO_PIN;
//2-設置爲輸出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
//3-設置爲推輓輸出類型
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
//4-設置爲上拉
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
//5-設置速度50MHZ
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Fast_Speed;
//把引腳寫進寄存器的函數
GPIO_Init(LED_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}
void LED_B_LIGHT(void)
{
PHout(12)==0;
}