【C语言笔记】操作位的技巧

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发布日期: 2019-02-15

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一、操作位的方法

操作位有两种方法，一种是位字段，另一种是使用按位运算符。位字段的方法可查看往期笔记：【C语言笔记】位域。本文介绍使用按位运算符操作位的方法。下表为几种位操作符及其含义：

二、不改变其他位的值的状况下，对某几个位进行设值。

在嵌入式编程中，常常需要对一些寄存器进行配置，有的情况下需要改变一个字节中的某一位或者几位，但是又不想改变其它位原有的值，这时就可以使用按位运算符进行操作。下面进行举例说明，假如有一个8位的TEST寄存器：

当我们要设置第0位bit0的值为1时，可能会这样进行设置：

TEST = 0x01;

但是，这样设置是不够准确的，因为这时候已经同时操作到了高7位：bit1~bit7，如果这高7位没有用到的话，这么设置没有什么影响；但是，如果这7位正在被使用，结果就不是我们想要的了。

在这种情况下，我们就可以借用&和|进行配置。

对于二进制位操作来说，不管该位原来的值是0还是1，它跟0进行&运算，得到的结果都是0，而跟1进行&运算，将保持原来的值不变；不管该位原来的值是0还是1，它跟1进行|运算，得到的结果都是1，而跟0进行|运算，将保持原来的值不变。

所以，此时可以设置为：

TEST = TEST | 0x01;

其意义为：TEST寄存器的高7位均不变，最低位变成1了。在实际编程中，常改写为：

TEST |= 0x01;

这种写法可以一定程度上简化代码，是 C 语言常用的一种编程风格。

同样的，要给TEST的低4位清0，高4位保持不变，可以进行如下配置：

TEST &= 0xF0;

这个场景嵌入式开发中经常使用，方法就是先对需要设置的位用&操作符进行清零操作，然后用|操作符设值。比如我要改变GPIOA的状态,可以先对寄存器的值进行&清零操作：

GPIOA->CRL &= 0XFFFFFF0F; //将第4-7位清0

然后再与需要设置的值进行|或运算：

GPIOA->CRL |= 0X00000040; //设置相应位的值，不改变其他位的值

移位操作提高代码的可读性。

移位操作在单片机开发中也非常重要，下面让我们看看固件库的GPIO初始化的函数里面的一行代码：

GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);

这个操作就是将BSRR寄存器的第pinpos位设置为1，为什么要通过左移而不是直接设置一个固定的值呢？其实，这是为了提高代码的可读性以及可重用性。这行代码可以很直观明了的知道，是将第pinpos位设置为1。如果你写成：

GPIOx->BSRR = 0x0030;

这样的代码就不好看也不好重用了。
类似这样的代码很多:

GPIOA->ODR |= 1 << 5; //PA.5输出高,不改变其他位

这样我们一目了然，5告诉我们是第5位也就是第6个端口，1告诉我们是设置为1了。

三、~取反操作使用技巧

SR寄存器的每一位都代表一个状态，某个时刻我们希望去设置某一位的值为0，同时其他位都保留为1，简单的作法是直接给寄存器设置一个值：

TIMx->SR = 0xFFF7；

这样的作法设置第3位为0，但是这样的作法同样不好看，并且可读性很差。看看库函数代码中怎样使用的：

TIMx->SR = (uint16_t)~TIM_FLAG;

而TIM_FLAG 是通过宏定义定义的值：

#define TIM_FLAG_Update  ((uint16_t)0x0001)
#define TIM_FLAG_CC1     ((uint16_t)0x0002)
#define TIM_FLAG_CC2     ((uint16_t)0x0004)
#define TIM_FLAG_CC3     ((uint16_t)0x0008)
#define TIM_FLAG_CC4     ((int16_t)0x0010)
#define TIM_FLAG_COM     ((uint16_t)0x0020)
#define TIM_FLAG_Trigger ((uint16_t)0x0040)
#define TIM_FLAG_Break   ((uint16_t)0x0080)
#define TIM_FLAG_CC1OF   ((uint16_t)0x0200)
#define TIM_FLAG_CC2OF   ((uint16_t)0x0400)
#define TIM_FLAG_CC3OF   ((uint16_t)0x0800)
#define TIM_FLAG_CC4OF   ((uint16_t)0x1000)