STM32 中 BIT_BAND（位段/位帶）和別名區使用入門

是這樣的，記得MCS51嗎？ MCS51就是有位操作，以一位（BIT）為數據對象的操作，MCS51可以簡單的將P1口的第2位獨立操作： P1.2=0;P1.2=1 ；這樣就把P1口的第三個腳（BIT2）置0置1。而現在STM32的位段、位帶別名區就為了實現這樣的功能。

它的對象可以是SRAM、I/O和外設空間。要實現對這些地方的某一位的操作。它是這樣做的：在尋址空間（32位對應的地址空間為 4GB ）的另一地方，取個別名區空間，從這個地址開始處，每一個字（32BIT）對應SRAM或I/O的一位。

這樣，1MB SRAM 就可以有 32MB 的對應別名區空間，就是1位膨脹到32位（1 BIT 變為1個字節）。我們對這個別名區空間內的某一字操作（置0或置1），就等于它映射的 SRAM 或 I/O 相應的某地址的某一位的操作。

二、使用位段的好處

簡單來說，可以把代碼縮小， 速度更快，效率更高，更安全。 一般操作要6條指令，而使用位帶別名區只要4條指令。一般操作是 讀－改－寫的方式， 而位帶別名區是 寫 操作。防止中斷對 讀－改－寫 的方式的影響。

三、應用說明

支持了位帶操作（bit_band），有兩個區中實現了位帶。其中一個是SRAM 區的最低1MB 范圍，第二個則是片內外設區的最低1MB 范圍。這兩個區中的地址除了可以像普通的RAM 一樣使用外，它們還都有自己的“位帶別名區”，位帶別名區把每個比特膨脹成一個 32 位的字。 每個比特膨脹成一個32 位的字，就是把 1M 擴展為 32M 。

于是，位于 RAM 地址 0X200000000 的一個字節擴展為8個32 位的字，擴展后每位相對應的的地址是：0X220000000，0X220000004，0X220000008，0X22000000C,0X220000010,0X220000014, 0X220000018,0X22000001C

支持位帶操作的兩個內存區的范圍是：

0x2000 0000‐0x200F FFFF（SRAM 區中的最低1MB）
0x4000 0000‐0x400F FFFF（片上外設區中的最低1MB）

對 SRAM 位帶區的某個比特，記該比特所在字節的地址為A，位序號為 n (0<=n<=7)，則它在別名區的地址為：

AliasAddr ＝ 0x22000000 + ((A‐0x20000000)*8+n)*4 =0x22000000 + (A‐0x20000000)*32 + n*4

對于片上外設位帶區的某個比特，記該比特所在字節的地址為A，位序號為 n (0<=n<=7)，則該比特在別名區的地址為：

AliasAddr ＝ 0x42000000 + ((A‐0x40000000)*8+n)*4 = 0x42000000 + (A‐0x40000000)*32 + n*4

上式中，“*4”表示一個字為 4 個字節，“*8”表示一個字節中有 8 個比特。

把“位帶地址＋位序號”轉換別名地址宏為：

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000 + ((addr &0xFF FFF)<<5) + (bitnum<<2))

把該地址轉換成一個指針：

#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

例如點亮LED

使用STM32庫：
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4); //關LED5
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_7); //開LED2

一般讀操作：
STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BR4 =1;// 1：清除對應的ODRy位為0
STM32_Gpioc_Regs->bsrr.bit.BS7 =1;// 1：設置對應的ODRy位為1

如果使用位帶別名區操作：
STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BR[4] =1;// 1：清除對應的ODRy位為0
STM32_BB_Gpioc_Regs->BSRR.BS[7] =1;// 1：設置對應的ODRy位為1

代碼比STM32庫高效十倍 ！

對內存變量的位操作：

SRAM 變量：long CRCValue;

把“位帶地址＋位序號”轉換別名地址宏：

#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))

把該地址轉換成一個指針：

#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))

對32位變量 的BIT1 置 1 ：

MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,1)) = 0x1;

對任意一位( 第23位 ) 判斷：

if(MEM_ADDR(BITBAND( (u32)&CRCValue,23))==1)
{

}

四、Cortex-M3中關于位段的定義

Cortex-M3 存儲器映像包括兩個位段(bit-band)區。這兩個位段區將別名存儲器區中的每個字映射到位段存儲器區的一個位，在別名存儲區寫入一個字具有對位段區的目標位執行讀-改-寫操 作的相同效果。

所有STM32F10x外設寄存器都被映射到一個位段(bit-band)區。這個特性在各個函數中對單個比特進行置1/置0操作時被大量使用，用以減小和優化代碼尺寸。

映射公式映射

公式給出別名區中的每個字是如何對應位帶區的相應位的，公式如下：

bit_word_offset = (byte_offset x 32) + (bit_number × 4)
bit_word_addr = bit_band_base + bit_word_offset

其中：
bit_word_offset是目標位在存取器位段區中的位置
bit_word_addr 是別名存儲器區中字的地址，它映射到某個目標位。
bit_band_base 是別名區的起始地址。
byte_offset 是包含目標位的字節在位段中的序號
bit_number 是目標位所在位置（0-31）