AVR單片機C語言程序設(shè)計中的位操作
它實際上控制著PB口的8個端口PB0-PB7的方向,也就是說它的每一位都控制一個端口的方向,如果我們要把端口PB0-PB3設(shè)置為輸出口,而把PB4-PB7設(shè)置為輸入口,在不用位運算符的情況下,我們可以直接使用賦值語句DDRB=0x0f來實現(xiàn),這樣是完全可以實現(xiàn)的。
但是如果出現(xiàn)下面的情況:在程序中PB口的8位端口的狀態(tài)本來是1、3、5、7為輸入。0、2、4、6為輸出(即DDRB=0x55),接下來要將PB口的第1位設(shè)置為輸出,其它端口的狀態(tài)不變,然后又要將第2位設(shè)置為輸入,其它端口的狀態(tài)不變。該怎么實現(xiàn)?也許我們?nèi)匀豢梢允褂觅x值語句來實現(xiàn),比如DDRB=0x55;接下來設(shè)置DDRB=0x57;然后再設(shè)置DDRB=0x53;首先要肯定的是,這種做法是絕對正確的。但是我們可能有沒有注意到,在改變其中一位的值的時候,我們同時還要考慮其它7位的狀態(tài),并且要小心翼翼的避免不小心改變了其它位的值。
那么有沒有一種方法,可以簡單的實現(xiàn)修改某一位的狀態(tài),同時不會改變其它位的狀態(tài)呢?
這就牽出了單片機C語言程序設(shè)計中的位運算的概念。
我們來看這個語句:DDRE |= (1 << PE5); 這個語句實現(xiàn)的功能是將PE口的第5位設(shè)置為輸出口,其余口的狀態(tài)不變。它是怎么實現(xiàn)的?首先我們來看1 << PE5這個表達式,我們前面已經(jīng)介紹了,AVR各寄存器的宏定義是在頭文件io.h中定義好的,我們可以直接調(diào)用,現(xiàn)在
我們就來看看在io.h中PE5是如何定義的(在WINAVR的安裝目錄下查找iom64.h),我們可以看到PE口的8位分別定義如下:
/* Port E Data Register - PORTE */
#define PE7 7
#define PE6 6
#define PE5 5
#define PE4 4
#define PE3 3
#define PE2 2
#define PE1 1
#define PE0 0
可以看出,實際上PE5=5;那么1 << PE5,就很容易理解了,它的作用是把1左移5位,最后的結(jié)果按照二進制表示就是0b00100000,而DDRE|= (1 << PE5);實際上是DDRE= DDRE | (1 << PE5);首先“|”表示的是“或”操作,DDRE是端口E的方向寄存器,在iom64.h中定義為:
#define DDRE _SFR_IO8(0x02);它實際上是定義了一個標識符,這個標識符對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)RAM中的某個地址,這個我們暫且不去深究。我們還是回過頭來看DDRE= DDRE | (1 << PE5);這句話實現(xiàn)的功能,這句話實際上是將寄存器DDRE中的內(nèi)容(數(shù)據(jù))跟二進制數(shù)0b00100000進行或操作,我們知道兩個數(shù)的或操作的結(jié)果是:只要有一個是1,結(jié)果就是1.那么假如DDRE中本來的值是0b10001010(0x8a),它和0b00100000進行“或”操作以后的結(jié)果變成了0b10101010(0xaa)。我們可以看出,相或以后DDRE中的第5位以外的各位的值都沒有改變,而第5位變成了1,我們的目的就是要將第5位設(shè)為輸出口(即將第5位設(shè)置為1)。
現(xiàn)在我們來看一下從語言中有幾種位運算符:
移位運算符:左移<<,右移>>
與運算符:&
或運算符:|
取反運算符:~
異或運算符:^
就這些了,總共只有6種位運算符?,F(xiàn)在我們來看一下這些運算符都起什么作用;
左移運算符:表達形式為x<
n=7時,x<
右移的原理跟左移相似,只是它的運算結(jié)果跟左移剛好相反。
在單片機C語言編程中,經(jīng)常使用移位操作來實現(xiàn)將數(shù)據(jù)乘以(左移)或除以(右移)2的n次方的乘除運算,利用移位操作實現(xiàn)乘除運算可以顯著提高單片機的運算速度和效率。其詳細原理我們可以翻閱相關(guān)的C語言書籍來進行更深了解。
“取反”、“與”、“或”、“非”運算經(jīng)常用于對寄存器的某一位進行操作,
例如,使端口B的第二位輸出高電平,同時不改變其余端口的狀態(tài),我們可以采用如下方法:
PORTB |= (1<
相反的,如果想將一個8位寄存器的某一位設(shè)置為0,可以采用這樣的語句:寄存器名(如PORTB) &= ~(1 << X),式中X表示第X位。
寫著的時候,總感覺心里清楚,但是表達不出來,本來是想結(jié)合單片機來講解如何用C語言來開發(fā)單片機程序的,但總是沒有辦法將兩者的結(jié)合很直觀的表達出來。有些困惑!
這或許就是現(xiàn)在市面上相當多的講解單片機C語言開發(fā)的書為什么總是將C語言的講解和具體的程序設(shè)計分開來講的原因吧。大家都沒有更好的辦法在講解具體的單片機開發(fā)的同時把C語言的知識逐步融合到實例中
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