【个人总结】9.通讯协议、物联网、DSP及FatFS文件系统工作三年的嵌入式常见知识点梳理及开发技术要点（欢迎指

【个人总结】9. 通讯协议、物联网、DSP及FatFS文件系统 工作三年的嵌入式常见知识点梳理及开发技术要点（欢迎指正、补充）

工作快三年以来 分别进行了嵌入式MCU及外设开发、RTOS、传感器、文件系统及USB、Linux、GUI、通讯协议、毫米波雷达、少量的DSP和物联网开发。 特此总结： 1. 开发基础 2. MCU开发 3. 外设开发 4. 毫米波雷达开发 5. 传感器、外部芯片开发 6. RTOS 7. Linux 8. Qt和LVGL 9. 通讯协议、物联网、DSP及FatFS文件系统

文章目录 通讯协议物联网DSPFatFS文件系统附录：Cortex-M架构的SysTick系统定时器精准延时和MCU位带操作SysTick系统定时器精准延时延时函数阻塞延时非阻塞延时 位带操作位带代码位带宏定义总线函数 一、位带操作理论及实践二、如何判断MCU的外设是否支持位带

通讯协议

一般由串口协议来完成上位机/下位机之间的通信 通常将接收放在串口中断中完成 并判断状态机 解析则在主线程中完成

除自定的协议外 就是HART协议了

HART协议是作用在4-20mA 12-24V双线下的 其电流大小可以表示数值的大小 电流由AD5421控制 HART协议的调制解析则由AD5700完成 其协议栈实现了长短结构、主从结构、命令响应、先导码等 常用于工业仪表领域 其频率对应关系为 2200Hz表示0 1200Hz表示1 HART调制解调芯片的波特率一般为1200 奇校验

物联网

移远的物联网EC800M板底层采用RTOS开发 实现了移远Python解释器 支持SIM卡、MQTT协议、requests、GNSS等 其中 MQTT协议支持腾讯云的API包

另外也支持串口、PWM、GPIO、定时器等硬件外设

同样 也有支持AT指令版本的SDK

DSP

TI的常见DSP如毫米波雷达C6000系列 或C2000系列 而C2000是用的最多的DSP 在C2000上移植SYS/BIOS 使其能够运行System_printf等函数外 还可以通过TI-RTOS进行多线程开发 但是要注意移植后关闭系统中断

C2000的SCI外设与UART基本一致 但是多了一个Address模式 也就是多了一位地址位 该模式可以在SCI_setAddrMultiProcessorMode中开启 若不开启 就是普通模式 在使用时 可以直接当作UART来使用

发送有好几种方式 最常用的是SCI_writeCharArray和SCI_readCharArray 也就是阻塞发送和接收

FatFS文件系统

文件系统在CubeMX中可以配置移植 修改以支持中文字符 修改MAX_SS为2048（496的一个页面是2K） 这里MAX_SS只能选择512 1024 2048 4096 其对应的就是格式化中的“分配单元大小” 也就是规定其最小操作单元为2048

另外要打开RTC 以配置日期获取函数

CubeMX生成代码后 需要在工程中进行配置 导入用户文件： 导入外设中的FatFS库文件

其中 user_diskio.c是CubeMX生成的 其函数被 diskio.c调用 如果手动移植FatFS则需要直接修改 diskio.c

在 user_diskio.c中 需要定义好相关的Flash操作函数 即write、read、ioctl、初始化驱动函数 其实现的作用与Linux驱动类似

另外 注意修改堆栈大小 以支持至少一次擦除一页的内存空间

获取时间函数则在fatfs.c中定义

驱动移植好后 即可通过FatFS的API实现挂载、读写等应用层函数的封装 如可定义：

void FatFS_Init(void); void FatFs_GetDiskInfo(void); void FatFs_ScanDir(const TCHAR* PathName); void FatFs_ReadTXTFile(TCHAR *filename); void FatFs_WriteTXTFile(TCHAR *filename,uint16_t year, uint8_t month, uint8_t day); void FatFs_GetFileInfo(TCHAR *filename); void FatFs_DeleteFile(TCHAR *filename); void FatFs_PrintfFileDate(WORD date, WORD time);

采用f_mount挂载 f_mkfs格式化 其工作区和工作区大小 以及分配单元大小都要与实际配置的擦除单元大小对齐

其API函数与C应用类似 常用函数有f_gets、f_open、f_read、f_write、f_close、f_mkdir等

附录：Cortex-M架构的SysTick系统定时器精准延时和MCU位带操作 SysTick系统定时器精准延时 延时函数

SysTick->LOAD中的值为计数值 计算方法为工作频率值/分频值 比如工作频率/1000 则周期为1ms

以ADuCM4050为例：

#include "ADuCM4050.h" void delay_ms(unsigned int ms) { SysTick->LOAD = 26000000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能52MHz的系统定时器 while(ms--) { while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 } SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 } void delay_us(unsigned int us) { SysTick->LOAD = 26000000/1000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能52MHz的系统定时器 while(us--) { while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 } SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 }

其中的52000000表示芯片的系统定时器频率 32系列一般为外部定时器频率的两倍

Cortex-M架构SysTick系统定时器阻塞和非阻塞延时

阻塞延时

首先是最常用的阻塞延时

void delay_ms(unsigned int ms) { SysTick->LOAD = 50000000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器 while(ms--) { while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 } SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 } void delay_us(unsigned int us) { SysTick->LOAD = 50000000/1000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器 while(us--) { while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 } SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 }

50000000表示工作频率 分频后即可得到不同的延时时间 以此类推

那么 不用两个嵌套while循环 也可以写成：

void delay_ms(unsigned int ms) { SysTick->LOAD = 50000000/1000*ms-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器 while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 } void delay_us(unsigned int us) { SysTick->LOAD = 50000000/1000/1000*us-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器 while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 }

但是这种写法有个弊端 那就是输入ms后，最大定时不得超过计数值，也就是不能超过LOAD的最大值，否则溢出以后，则无法正常工作

而LOAD如果最大是32位 也就是4294967295

晶振为50M的话 50M的计数值为1s 4294967295计数值约为85s

固最大定时时间为85s

但用嵌套while的话 最大可以支持定时4294967295*85s

非阻塞延时

如果采用非阻塞的话 直接改写第二种方法就好了：

void delay_ms(unsigned int ms) { SysTick->LOAD = 50000000/1000*ms-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器 //while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 //SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 } void delay_us(unsigned int us) { SysTick->LOAD = 50000000/1000/1000*us-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数 SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记 SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器 //while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待 //SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器 }

将等待和关闭定时器语句去掉 在使用时加上判断即可变为阻塞：

delay_ms(500); while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0); SysTick->CTRL = 0;

在非阻塞状态下 可以提交定时器后 去做别的事情 然后再来等待

不过这样又有一个弊端 那就是定时器会自动重载 可能做别的事情以后 定时器跑过了 然后就要等85s才能停下

故可以通过内部定时器来进行非阻塞延时函数的编写

基本上每个mcu的内部定时器都可以配置自动重载等功能 网上资料很多 这里就不再阐述了

位带操作 位带代码

M3、M4架构的单片机 其输出口地址为端口地址+20 输入为+16 M0架构的单片机 其输出口地址为端口地址+12 输入为+8 以ADuCM4050为列：

位带宏定义 #ifndef __GPIO_H__ #define __GPIO_H__ #include "ADuCM4050.h" #include "adi_gpio.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 GPIO0_ODR_Addr (ADI_GPIO0_BASE+20) //0x40020014 #define GPIO0_IDR_Addr (ADI_GPIO0_BASE+16) //0x40020010 #define GPIO1_ODR_Addr (ADI_GPIO1_BASE+20) //0x40020054 #define GPIO1_IDR_Addr (ADI_GPIO1_BASE+16) //0x40020050 #define GPIO2_ODR_Addr (ADI_GPIO2_BASE+20) //0x40020094 #define GPIO2_IDR_Addr (ADI_GPIO2_BASE+16) //0x40020090 #define GPIO3_ODR_Addr (ADI_GPIO3_BASE+20) //0x400200D4 #define GPIO3_IDR_Addr (ADI_GPIO3_BASE+16) //0x400200D0 #define P0_O(n) BIT_ADDR(GPIO0_ODR_Addr,n) //输出 #define P0_I(n) BIT_ADDR(GPIO0_IDR_Addr,n) //输入 #define P1_O(n) BIT_ADDR(GPIO1_ODR_Addr,n) //输出 #define P1_I(n) BIT_ADDR(GPIO1_IDR_Addr,n) //输入 #define P2_O(n) BIT_ADDR(GPIO2_ODR_Addr,n) //输出 #define P2_I(n) BIT_ADDR(GPIO2_IDR_Addr,n) //输入 #define P3_O(n) BIT_ADDR(GPIO3_ODR_Addr,n) //输出 #define P3_I(n) BIT_ADDR(GPIO3_IDR_Addr,n) //输入 #define Port0 (ADI_GPIO_PORT0) #define Port1 (ADI_GPIO_PORT1) #define Port2 (ADI_GPIO_PORT2) #define Port3 (ADI_GPIO_PORT3) #define Pin0 (ADI_GPIO_PIN_0) #define Pin1 (ADI_GPIO_PIN_1) #define Pin2 (ADI_GPIO_PIN_2) #define Pin3 (ADI_GPIO_PIN_3) #define Pin4 (ADI_GPIO_PIN_4) #define Pin5 (ADI_GPIO_PIN_5) #define Pin6 (ADI_GPIO_PIN_6) #define Pin7 (ADI_GPIO_PIN_7) #define Pin8 (ADI_GPIO_PIN_8) #define Pin9 (ADI_GPIO_PIN_9) #define Pin10 (ADI_GPIO_PIN_10) #define Pin11 (ADI_GPIO_PIN_11) #define Pin12 (ADI_GPIO_PIN_12) #define Pin13 (ADI_GPIO_PIN_13) #define Pin14 (ADI_GPIO_PIN_14) #define Pin15 (ADI_GPIO_PIN_15) void GPIO_OUT(unsigned int port,unsigned int pin,unsigned int flag); void GPIO_BUS_OUT(unsigned int port,unsigned int num); void P0_BUS_O(unsigned int num); unsigned int P0_BUS_I(void); void P1_BUS_O(unsigned int num); unsigned int P1_BUS_I(void); void P2_BUS_O(unsigned int num); unsigned int P2_BUS_I(void); void P3_BUS_O(unsigned int num); unsigned int P3_BUS_I(void); #endif 总线函数 #include "ADuCM4050.h" #include "adi_gpio.h" #include "GPIO.h" void GPIO_OUT(unsigned int port,unsigned int pin,unsigned int flag) { switch(port) { case 0:{ switch(pin) { case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_0));};break; case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_1));};break; case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_2));};break; case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_3));};break; case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_4));};break; case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_5));};break; case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_6));};break; case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_7));};break; case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_8));};break; case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_9));};break; case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_10));};break; case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_11));};break; case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_12));};break; case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_13));};break; case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_14));};break; case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_15));};break; default:pin=0;break; } }break; case 1:{ switch(pin) { case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_0));};break; case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_1));};break; case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_2));};break; case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_3));};break; case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_4));};break; case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_5));};break; case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_6));};break; case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_7));};break; case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_8));};break; case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_9));};break; case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_10));};break; case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_11));};break; case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_12));};break; case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_13));};break; case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_14));};break; case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_15));};break; default:pin=0;break; } }break; case 2:{ switch(pin) { case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_0));};break; case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_1));};break; case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_2));};break; case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_3));};break; case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_4));};break; case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_5));};break; case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_6));};break; case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_7));};break; case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_8));};break; case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_9));};break; case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_10));};break; case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_11));};break; case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_12));};break; case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_13));};break; case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_14));};break; case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_15));};break; default:pin=0;break; } }break; case 3:{ switch(pin) { case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_0));};break; case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_1));};break; case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_2));};break; case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_3));};break; case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_4));};break; case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_5));};break; case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_6));};break; case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_7));};break; case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_8));};break; case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_9));};break; case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_10));};break; case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_11));};break; case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_12));};break; case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_13));};break; case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_14));};break; case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_15));};break; default:pin=0;break; } }break; default:port=0;break; } } void GPIO_BUS_OUT(unsigned int port,unsigned int num) //num最大为0xffff { int i; for(i=0;i<16;i++) { GPIO_OUT(port,i,(num>>i)&0x0001); } } void P0_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { P0_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int P0_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(P0_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void P1_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { P1_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int P1_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(P1_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void P2_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { P2_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int P2_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(P2_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void P3_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { P3_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int P3_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(P3_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } 一、位带操作理论及实践

位带操作的概念其实30年前就有了，那还是 CM3 将此能力进化，这里的位带操作是 8051 位寻址区的威力大幅加强版

位带区： 支持位带操作的地址区

位带别名： 对别名地址的访问最终作 用到位带区的访问上（注意：这中途有一个 地址映射过程）

位带操作对于硬件 I/O 密集型的底层程序最有用处

支持了位带操作后，可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。在CM4中，有两个区中实现了位带。其中一个是SRAM区的最低1MB范围，第二个则是片内外设区的最低1MB范围。这两个区中的地址除了可以像普通的RAM一样使用外，它们还都有自己的“位带别名区”，位带别名区把每个比特膨胀成一个32位的字。当你通过位带别名区访问这些字时，就可以达到访问原始比特的目的。

位操作就是可以单独的对一个比特位读和写，类似与51中sbit定义的变量，stm32中通过访问位带别名区来实现位操作的功能 STM32中有两个地方实现了位带，一个是SRAM，一个是片上外设。 （1）位带本质上是一块地址区（例如每一位地址位对应一个寄存器）映射到另一片地址区（实现每一位地址位对应一个寄存器中的一位），该区域就叫做位带别名区，将每一位膨胀成一个32位的字。 （2）位带区的4个字节对应实际寄存器或内存区的一个位，虽然变大到4个字节，但实际上只有最低位有效（代表0或1）

只有位带可以直接用=赋值的方式来操作寄存器 位带是把寄存器上的每一位 膨胀到32位 映射到位带区 比如0x4002 0000地址的第0个bit 映射到位带区的0地址 那么其对应的位带映射地址为0x00 - 0x04 一共32位 但只有LSB有效 采用位带的方式用=赋值时 就是把位带区对应的LSB赋值 然后MCU再转到寄存器对应的位里面 寄存器操作时 如果不改变其他位上面的值 那就只能通过&=或者|=的方式进行

要设置0x2000 0000这个字节的第二个位bit2为1,使用位带操作的步骤有： 1、将1写入位 带别名区对应的映射地址（即0x22000008,因为1bit对应4个byte）； 2、将0x2000 0000的值 读取到内部的缓冲区（这一步骤是内核完成的，属于原子操作，不需要用户操作）； 3、将bit2置1，再把值写 回到0x2000 0000(属于原子操作，不需要用户操作)。

关于GPIO引脚对应的访问地址，可以参考以下公式 寄存器位带别名 = 0x42000000 + (寄存器的地址-0x40000000)32 + 引脚编号4

如：端口F访问的起始地址GPIOF_BASE

#define GPIOF ((GPIO_TypeDef *)GPIOF_BASE)

但好在官方库里面都帮我们定义好了 只需要在BASE地址加上便宜即可

例如：

GPIOF的ODR寄存器的地址 = GPIOF_BASE + 0x14

寄存器位带别名 = 0x42000000 + (寄存器的地址-0x40000000)32 + 引脚编号4

设置PF9引脚的话：

uint32_t *PF9_BitBand = *(uint32_t *)(0x42000000 + ((uint32_t )&GPIOF->ODR– 0x40000000) *32 + 9*4)

封装一下：

#define PFout(x) *(volatile uint32_t *)(0x42000000 + ((uint32_t )&GPIOF->ODR – 0x40000000) *32 + x*4)

现在 可以把通用部分封装成一个小定义：

#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))

那么 设置PF引脚的函数可以定义：

#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+20) //0x40021414 #define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+16) //0x40021410 #define PF_O(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出 #define PF_I(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入

若使PF9输入输出则：

PF_O(9)=1; //输出高电平 uint8_t dat = PF_I(9); //获取PF9引脚的值

总线输入输出：

void PF_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PF_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PF_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PF_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; }

STM32的可用下面的函数：

#ifndef __GPIO_H__ #define __GPIO_H__ #include "stm32l496xx.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 GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+20) //0x40020014 #define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+20) //0x40020414 #define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+20) //0x40020814 #define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+20) //0x40020C14 #define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+20) //0x40021014 #define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+20) //0x40021414 #define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+20) //0x40021814 #define GPIOH_ODR_Addr (GPIOH_BASE+20) //0x40021C14 #define GPIOI_ODR_Addr (GPIOI_BASE+20) //0x40022014 #define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+16) //0x40020010 #define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+16) //0x40020410 #define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+16) //0x40020810 #define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+16) //0x40020C10 #define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+16) //0x40021010 #define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+16) //0x40021410 #define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+16) //0x40021810 #define GPIOH_IDR_Addr (GPIOH_BASE+16) //0x40021C10 #define GPIOI_IDR_Addr (GPIOI_BASE+16) //0x40022010 #define PA_O(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //输出 #define PA_I(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //输入 #define PB_O(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出 #define PB_I(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入 #define PC_O(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //输出 #define PC_I(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //输入 #define PD_O(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //输出 #define PD_I(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //输入 #define PE_O(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //输出 #define PE_I(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //输入 #define PF_O(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出 #define PF_I(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入 #define PG_O(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //输出 #define PG_I(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //输入 #define PH_O(n) BIT_ADDR(GPIOH_ODR_Addr,n) //输出 #define PH_I(n) BIT_ADDR(GPIOH_IDR_Addr,n) //输入 #define PI_O(n) BIT_ADDR(GPIOI_ODR_Addr,n) //输出 #define PI_I(n) BIT_ADDR(GPIOI_IDR_Addr,n) //输入 void PA_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PA_BUS_I(void); void PB_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PB_BUS_I(void); void PC_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PC_BUS_I(void); void PD_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PD_BUS_I(void); void PE_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PE_BUS_I(void); void PF_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PF_BUS_I(void); void PG_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PG_BUS_I(void); void PH_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PH_BUS_I(void); void PI_BUS_O(unsigned int num); unsigned int PI_BUS_I(void); #endif #include "GPIO.h" void PA_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PA_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PA_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PA_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PB_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PB_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PB_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PB_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PC_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PC_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PC_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PC_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PD_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PD_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PD_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PD_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PE_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PE_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PE_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PE_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PF_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PF_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PF_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PF_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PG_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PG_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PG_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PG_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PH_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PH_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PH_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PH_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } void PI_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF { int i; for(i=0;i<16;i++) { PI_O(i)=(num>>i)&0x0001; } } unsigned int PI_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF { unsigned int num; int i; for(i=0;i<16;i++) { num=num+(PI_I(i)<<i)&0xFFFF; } return num; } 二、如何判断MCU的外设是否支持位带

根据《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南(第3版)》中第6章第7节描述 也就是说 要实现对GPIO的位带操作 必须保证GPIO位于外设区域的第一个1MB中 第一个1MB应该是0x4010 0000之前 位带不是直接操作地址 而是操作地址映射 地址映射被操作以后 MCU自动会修改对应寄存器的值

位带区只有1MB 所以只能改0x4000 0000 - 0x400F FFFF的寄存器 像F4系列 GPIO的首地址为0x4002 0000 就可以用位带来更改

STM32L476的GPIO就不行： AHB2的都不能用位带 ABP 还有AHB1都可以用 但是L476的寄存器里面 GPIO和ADC都是AHB2