东芝MCU实现位带操作
位带操作简介
位带操作的概念其实30年前就有了，那还是 8051单片机开创的先河，如今ARM CM3 将此能力进化，可以说，这里的位带操作是8051 位寻址区的威力大幅加强版。即如果要改写某个寄存器的某一位，通过改写这一位映射的地址即可。东芝的TT_M3HQ开发板也是ARM CM3的MCU，实现了位带操作，就可以如同51单片机控制GPIO口一样的方便。
位带操作的优越性
初学51时，对某一个IO口进行输出操作，或者读取输入时，可以通过如下方式：
sbit LED = P1^0;sbit KEY = P1^2;LED = 0; //输出0if(KEY == 0) //读取按键输入{}
对于东芝TMPM3HQFDFG，如果没有位带操作，我们需要使用如下函数来实现读取和输入。在txz_gpio.c和txz_gpio.h两个库文件中，我们可以了解到写函数和读函数的使用方法。
写函数：
gpio_t port;//PK4输出低电平gpio_write_bit(&port, GPIO_PORT_K, GPIO_PORT_4, GPIO_Mode_DATA, GPIO_PIN_RESET);//PK4输出高电平gpio_write_bit(&port, GPIO_PORT_K, GPIO_PORT_4, GPIO_Mode_DATA, GPIO_PIN_SET);
读函数：
//读取PV3输入gpio_pinstate_t key_status;gpio_t port;gpio_read_bit(&port, KEY_PORT, KEY_PIN, GPIO_Mode_DATA, &key_status);
而如果实现了位带操作，我们只需要使用两个宏就可以实现：
PK4输出：PKout(4) = 0;读取PV3输入：in = PVin(3);
实现按键按下LED闪烁：
if(PVin(3) == GPIO_PIN_RESET) //按键按下LED闪烁{PKout(4) = 1; //点亮delay_ms(50);PKout(4) = 0; //熄灭delay_ms(50);}
是不是很简单呢？通过查看官方txz_gpio.c库文件中输出和输入函数的实现，可以看出是使用的位带方式，但是看着不是很简洁，有没有更简单一些的实现方法呢？
位带操作的实现
新建sys.h，主要通过宏定义的方式实现IO的输出和输入。
#ifndef __SYS_H__#define __SYS_H__#include "TMPM3HQ.h"#include "TMPM3Hy.h"#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))#define PORTx_BASE(group) (0x400C0000UL + (uint32_t)((0x0000100UL) * (group)))#define PORTx_MODE_BASE(group) ((uint32_t)(PORTx_BASE(group)) + (uint32_t)(GPIO_Mode_DATA))#define PORTA_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_A)#define PORTB_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_B)#define PORTC_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_C)#define PORTD_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_D)#define PORTE_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_E)#define PORTF_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_F)#define PORTG_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_G)#define PORTH_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_H)#define PORTJ_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_J)#define PORTK_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_K)#define PORTL_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_L)#define PORTM_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_M)#define PORTN_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_N)#define PORTP_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_P)#define PORTR_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_R)#define PORTT_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_T)#define PORTU_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_U)#define PORTV_ODR_ADDR PORTx_MODE_BASE(GPIO_PORT_V)#define PAout(n) BIT_ADDR(PORTA_ODR_ADDR, n)#define PBout(n) BIT_ADDR(PORTB_ODR_ADDR, n)#define PCout(n) BIT_ADDR(PORTC_ODR_ADDR, n)#define PDout(n) BIT_ADDR(PORTD_ODR_ADDR, n)#define PEout(n) BIT_ADDR(PORTE_ODR_ADDR, n)#define PFout(n) BIT_ADDR(PORTF_ODR_ADDR, n)#define PGout(n) BIT_ADDR(PORTG_ODR_ADDR, n)#define PHout(n) BIT_ADDR(PORTH_ODR_ADDR, n)#define PJout(n) BIT_ADDR(PORTJ_ODR_ADDR, n)#define PKout(n) BIT_ADDR(PORTK_ODR_ADDR, n)#define PLout(n) BIT_ADDR(PORTL_ODR_ADDR, n)#define PMout(n) BIT_ADDR(PORTM_ODR_ADDR, n)#define PNout(n) BIT_ADDR(PORTN_ODR_ADDR, n)#define PPout(n) BIT_ADDR(PORTP_ODR_ADDR, n)#define PRout(n) BIT_ADDR(PORTR_ODR_ADDR, n)#define PTout(n) BIT_ADDR(PORTT_ODR_ADDR, n)#define PUout(n) BIT_ADDR(PORTU_ODR_ADDR, n)#define PVout(n) BIT_ADDR(PORTV_ODR_ADDR, n)//实现指定管脚置位和复位/*PORTx_SET(GPIO_PORT_K, 5);PORTx_CLR(GPIO_PORT_K, 4);*/#define PORTx_SET(group, pin) (*((__IO uint32_t *)PORTx_MODE_BASE(group)) |= (uint32_t)(0x0000001UL<< pin))#define PORTx_CLR(group, pin) (*((__IO uint32_t *)PORTx_MODE_BASE(group)) &= ~((uint32_t)(0x0000001UL<< pin)))/*//实现指定管脚置位和复位#define PORTx_SET(group, pin) (BIT_ADDR(PORTx_MODE_BASE(group), pin)=1)#define PORTx_CLR(group, pin) (BIT_ADDR(PORTx_MODE_BASE(group), pin)=0)*///读取指定引脚的输入状态#define READ_PIN(group, pin) ((*((__IO uint32_t *)(PORTx_MODE_BASE(group))) & (uint32_t)(0x0000001UL<< pin)) >> pin)//输入状态 = GPIO_PIN_RESET or GPIO_PIN_SET#define PAin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_A, pin)#define PBin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_B, pin)#define PCin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_C, pin)#define PDin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_D, pin)#define PEin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_E, pin)#define PFin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_F, pin)#define PGin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_G, pin)#define PHin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_H, pin)#define PJin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_J, pin)#define PKin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_K, pin)#define PLin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_L, pin)#define PMin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_M, pin)#define PNin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_N, pin)#define PPin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_P, pin)#define PRin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_R, pin)#define PTin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_T, pin)#define PUin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_U, pin)#define PVin(pin) READ_PIN(GPIO_PORT_V, pin)#endif
实际应用
LED初始化为普通输出：
#define LED_ON PKout(4)=1#define LED_OFF PKout(4)=0void LED_Init(void){gpio_t port;port.p_pk_instance = TSB_PK; //GPIOKgpio_init(&port, GPIO_PORT_K); //初始化GPIOKgpio_func(&port, GPIO_PORT_K, GPIO_PORT_4, GPIO_PK4_OUTPUT, GPIO_PIN_OUTPUT);//初始化熄灭gpio_write_bit(&port, GPIO_PORT_K, GPIO_PORT_4, GPIO_Mode_DATA, GPIO_PIN_RESET);//LED_OFF; //位带操作方式}
KEY初始化为上拉输入：
#define KEY_IN PVin(3)void KEY_Init(void){gpio_t port;port.p_pv_instance = TSB_PV;gpio_init(&port, GPIO_PORT_V);gpio_func(&port, GPIO_PORT_V, GPIO_PORT_3, GPIO_PV3_INPUT, GPIO_PIN_INPUT); //输入模式gpio_SetPullUp(&port, GPIO_PORT_V, GPIO_PORT_3, GPIO_PIN_SET); //上拉}
main.c主函数实现按键按下LED闪烁：
#include "main.h"int main(void){LED_Init();delay_init();KEY_Init();while(1){if(KEY_IN == GPIO_PIN_RESET){LED_ON;delay_ms(50);LED_OFF;delay_ms(50);}}}
总结
有了上面的代码，我们就可以像 51/AVR 一样操作东芝TT_M3HQ开发板的 IO 口了。
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