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《嵌入式Linux与物联网软件开发——C语言内核深度解析》一2.3 位操作与寄存器

简介:
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本节书摘来自异步社区《嵌入式Linux与物联网软件开发——C语言内核深度解析》一书中的第2章,第2.3节,作者朱有鹏 , 张先凤,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.3 位操作与寄存器

2.3.1 寄存器的操作

一般来说,一个SOC片内外设由若干个寄存器控制,IO操作的寄存器与内存统一编址,如果我们要操作片内外设,那么就是操作片内外设的控制寄存器。因此,控制硬件就是读写寄存器(寄存器亦可理解为特定地址的内存)。

SOC中一个寄存器的数据宽度一般是32bit,每个bit可以配置为0或者1,单个bit或相邻几个bit一起控制片上外设某个属性的状态。单个bit最多控制两种状态,三个bit最多控制8种状态。因此寄存器的特定bit配置为0或1,就可以实现对硬件的控制。

然而,CPU对寄存器读写一般都是按照寄存器的数据宽度一起读写(部分寄存器可以按照位读取,这里不讨论),即32bit读出,32bit写入。假设我们只想修改寄存器其中某个属性的状态,即修改寄存器特定位。那么就只能先整体读出来,然后将需要修改的部分修改后,再将修改后的值整体写入寄存器中,即读-改-写三部曲。并且我们只能修改需要修改的位,不能影响其他位。对寄存器特定位的操作分三种情况:清零、置1和取反。

2.3.2 寄存器特定位清零用&

如果希望将一个寄存器的某些特定位变成0而不影响其他位,可以构造一个合适的1和0组成的数,和这个寄存器原来的值进行位与操作,就可以将特定位清零。假设原来32位寄存器REG1中的值为0xAAAAAAAA,我们希望将bit8~bit15清零而其他位不变,将这个数与0xFFFF00FF进行位与即可。

REG1 &= 0xFFFF00FF;

经过上式的读-改-写后,REG1中的值为0xAAAA00AA,达到了特定位清零的目的。

2.3.3 寄存器特定位置1用|

如果希望将一个寄存器的某些特定位变成1而不影响其他位,可以构造一个合适的1和0组成的数,和这个寄存器原来的值进行位或操作,就可以将特定位置1。假设原来32位寄存器REG1中的值为0xAAAA00AA,我们希望将bit8~bit15置1而其他位不变,将这个数与0X0000FF00进行位或即可。

REG1 |= 0x0000FF00;

经过上式的读-改-写后,REG1中的值为0xAAAAFFAA,达到了特定位置1的目的。

2.3.4 寄存器特定位取反用~

如果希望将一个寄存器的某些特定位0变成1,而1变成0,即取反而不影响其他位,可以构造一个合适的1和0组成的数,和这个寄存器原来的值进行位异或操作,就可以将特定位取反。假设原来32位寄存器REG1中的值为0xAAAAAAAA,我们希望将bit8~bit15取反而其他位不变,将这个数与0X0000FF00进行位异或即可。

REG1 ^= 0x0000FF00;

经过上式的读-改-写后,REG1中的值为0xAAAA55AA,达到了特定位取反的目的。

学完本节,你会发现配置寄存器操作并没有想象的那么难,只要我们学会设置位操作的特定的构造数就行了。上面举的例子是bit8~bit15,很好算。但如果要构造一个bit1、bit3~bit5、bit15~bit17位为1的数。傻眼了?一步步来,先用二进制挨个排列好0011 1000 0000 0011 1010,再换算成十六进制0X0003803A,总算算出来了。是不是非要这么麻烦呢?我们既然已经学习了位运算,能不能用位运算构建一个构造数呢?

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