关于STM32的GPIO输入输出的位带操作

支持位带操作的两个内存区的范围是：

0x2000_0000‐0x200F_FFFF（SRAM区中的最低1MB）

0x4000_0000‐0x400F_FFFF（片上外设区中的最低1MB）

位带操作可以在不加任何特殊指令时实现位操作。在对一个外设寄存器或者SRAM进行位操作时，需要计算与其对应的位带别名区中的地址。计算公式如下：

位带别名区地址=位带别名区基地址+字偏移地址

字偏移地址=字节相对位带区的偏移

位31:16保留，必须保持复位值。

位15:0 IDRy[15:0]：端口输入数据(Port input data) (y = 0..15)

这些位为只读形式，只能在字模式下访问。它们包含相应I/O端口的输入值

GPIO端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR) (x = A..I)

偏移地址：0x14

复位值：0x0000 0000

位31:16保留，必须保持复位值。

位15:0 ODRy[15:0]：端口输出数据(Port output data) (y = 0..15)

这些位可通过软件读取和写入。

注意：对于原子置位/复位，通过写入GPIOx_BSRR寄存器，可分别对ODR位进行置位和复位(x = A..I/)

别名区的外设基地址

PERIPH_BASE = 0X4000 0000

外设存储器映射

AHB1PERIPH_BASE =PERIPH_BASE + 0x0002 0000 = 0x4002 0000

AHB1总线的各外设地址

GPIOA_BASE = AHB1PERIPH_BASE + 0x0000 = 0x4002 0000

GPIOB_BASE = AHB1PERIPH_BASE + 0x0400 = 0x4002 0400

……

GPIOK_BASE = AHB1PERIPH_BASE + 0x2800 = 0x4002 2800

……

IO口的输出寄存器地址映射

GPIOA_ODR_Addr = GPIOA_BASE + 0X14（十进制是20）= 0x4002 0014

GPIOB_ODR_Addr = GPIOB_BASE + 0X14（十进制是20）= 0x4002 0414

……

GPIOI_ODR_Addr = GPIOI_BASE + 0X14（十进制是20）= 0x4002 2014

IO口的输入寄存器地址映射

GPIOA_IDR_Addr = GPIOA_BASE + 0X10（十进制是16）=0x4002 0010

GPIOB_IDR_Addr = GPIOB_BASE + 0X10（十进制是16）= 0x4002 0410

……

GPIOI_IDR_Addr = GPIOI_BASE + 0X10（十进制是16）= 0x4002 2010

根据公式和图可以计算寄存器位的位带别名地址：以GPIOA6输出为例

寄存器地址：0x4002 0014

设备位带区基地址：0x4000 0000

位带别名区基地址（已知）：0x4200 0000

位带区的字节偏移量：0x4002 0014 - 0x4000 0000 = 0x2 0014

字偏移地址：（0x2 0014×0x20）+（6×4）= 0x40 0298

（0x2 0014×8 + 6）×4 = 0x40 0298

上式中，“4”表示一个字为4个字节，“*8”表示一个字节中有8个比特。

位带别名区地址：0x4200 0000 + 0x40 0298 = 0x4240 0298

热后用C语言以此地址定义一个指针，用来对GPIOA6进行置位和清除：

#define PoutA（6）*((volatile unsigned long*)0x4240 0298

PoutA（6）=1；//输出高电平

PoutA（6）=0；//输出低电平

其他参考资料：

STM32中的SRAM依然是8位的，所以RAM中任一地址对应一个字节内容。在位带区中，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。当一个别名地址被访问时，会先把该地址变换成位带地址。对于读操作，读取位带地址中的一个字，再把需要的位右移到LSB，并把LSB返回。对于写操作，把需要写的位左移至对应的位序号处，然后执行一个原子的“读－改－写”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中的某个比特，

　　该比特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