深入学习理解的Cortex-M3的bit band 操作

喜欢阳光的被子STM32 2023-09-03 16:12:46 64757阅读 举报


        很多人不理解Cortex-M3的bit band操作,今天发一篇文章以STM32为例来详细解释一下。

        Bit banding即位带操作,STM32的寄存器大都为32位,想要修改某个特定位很困难,位带操作即可解决这个问题,它是将寄存器的特定位和bit-band区域的一个32位地址绑定,也就是一对32,你对这个位带区域的32地址赋值即可控制相应位,可赋值范围是0-2的32次方,但这里赋值0和1便足够。

  Cortex-M3 支持了位操作后,可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。

  在 Cortex-M3 支持的bit band中,有两个区中实现了bit band。

  其中一个是 SRAM 区的最低 1MB 范围,  0x20000000 ‐ 0x200FFFFF(SRAM 区中的最低 1MB);

  第二个则是片内外设区的最低 1MB范围, 0x40000000 ‐ 0x400FFFFF(片上外设区中的最低 1MB)。

  这两个区中的地址除了可以像普通的 RAM 一样使用外,它们还都有自己的“位带别名区”,位带别名区把每个比特膨胀成一个 32 位的字。当你通过位带别名区访问这些字时,就可以达到访问原始比特的目的。

  Cortex-M3使用如下术语来表示位带存储的相关地址 

  *  位带区:  支持位带操作的地址区 

  *  位带别名:  对别名地址的访问最终作用到位带区的访问上(注意:这中间有一个地址映射过程)

  位带区中的每个比特都映射到别名地址区的一个字 —— 这是只有 LSB 有效的字(位带别名区的字只有 最低位 有意义)。

  对于SRAM中的某个bit,

  该bit在位带别名区的地址:AliasAddr = 0x22000000 + ((A‐0x20000000)*8+n)*4 

                                                = 0x22000000 + (A‐0x20000000)*32 + n*4 


    对于片上外设位带区的某个比特,

  该比特在位带别名区的地址:AliasAddr = 0x42000000 + ((A‐0x40000000)*8+n)*4 

                                                   = 0x42000000 + (A‐0x40000000)*32 + n*4 

  其中 A 为该比特所在的字节的地址,0 <= n <= 7

“*4”表示一个字为 4 个字节,“*8”表示一个字节中有 8 个比特。


当然,位带操作并不只限于以字为单位的传送。亦可以按半字和字节为单位传送。

位带操作有很多好处,其中重要的一项就是,在多任务系统中,用于实现共享资源在任务间的“互锁”访问。多任务的共享资源必须满足一次只有一个任务访问它——亦即所谓的“原子操作”。 

图1  SRAM 区的最低 1MB 范围映射区


图2 片内外设区的最低 1MB范围映射区

实例解释一下,即:

0x20000000的bit[3] 位带字节映射计算: = 0x22000000 + (0x0*32) + 3*4 = 0x2200000C 0x40000000的bit[2] 位带字节映射计算: = 0x42000000 + (0x0*32) + 2*4 = 0x42000008

有什么不理解,可以下方留言!


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作者:喜欢阳光的被子
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来源:STM32
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