MDK：位区(bitband)操作新方法

New_Bird_De_Bug

大神：
以下是MDK自带文档：
Using __attribute__((bitband))
RealView Compilation Tools for µVision Compiler User Guide Version 4.0

Home > Compiler Features > Bit-banding > Using __attribute__((bitband))

3.3.1. Using __attribute__((bitband))
__attribute__((bitband)) is a type attribute that is used to bit-band type definitions of structures. See Example 3.3 and Example 3.4.

Example 3.3. Unplaced object

/* foo.c */

typedef struct {
  int i : 1;
  int j : 2;
  int k : 3;
} BB __attribute__((bitband));

BB value; // Unplaced object

void update_value(void)
{
    value.i = 1;
    value.j = 0;
}

/* end of foo.c */



In Example 3.3 the unplaced bit-banded objects must be relocated into the bit-band region. You can do this by either using an appropriate scatter-loading description file or by using the --rw_base linker command-line option. See the Linker Reference Guide for more information.

Alternatively, you can use __attribute__((at())) to place bit-banded objects at a particular address in the bit-band region, see Example 3.4.

Example 3.4. Placed object

/* foo.c */

typedef struct {
  int i : 1;
  int j : 2;
  int k : 3;
} BB __attribute__((bitband));

BB value __attribute__((at(0x20000040))); // Placed object

void update_value(void)
{
    value.i = 1;
    value.j = 0;
}

/* end of foo.c */
我的理解是：
  对于内存RAM的变量也可进行位操作，而且也可以映射到位带里去。但必须用两种方法提示编译器(MDK)1: You can do this by either using an appropriate scatter-loading description file or by using the --rw_base linker command-line option.就是通过：连接脚本或连接参数 --rw_base 去设置。
2. you can use __attribute__((at())) to place bit-banded objects at a particular address in the bit-band region, 通过__attribute__((at())) 提示MDK，这样就可以操作内存数据区里的变量了。求高手指点。

takashiki

xizi 发表于 2012-11-23 23:12
缺点是不能整体赋值。比如
typedef union
{

胡说。

以楼主第一楼的代码为例，改成：

1. #pragma anon_unions                                                        //允许匿名结构和匿名联合
   
2. 
   
3. typedef union {                                                                // 状态寄存器结构
   
4.         struct {
   
5.                 u16 PE:1;                                                        // 校验错误(r)
   
6.                 u16 FE:1;                                                        // 帧错误(r)
   
7.                 u16 NE:1;                                                        // 噪声错误标志(r)
   
8.                 u16 ORE:1;                                                        // 过载错误(r)
   
9.                 u16 IDLE:1;                                                // 监测到总线空闲(r)
   
10.                 u16 RXNE:1;                                                // 读数据寄存器非空(rc_w0)
    
11.                 u16 TC:1;                                                        // 发送完成(rc_w0)
    
12.                 u16 TXE:1;                                                        // 发送数据寄存器空(r)
    
13.                 u16 LBD:1;                                                        // LIN断开检测标志(rc_w0)
    
14.                 u16 CTS:1;                                                        // CTS 标志(rc_w0)
    
15.         } __attribute__((bitband));
    
16.         u16 Value;
    
17. } USART_SR;
    
18. 
    
19. #define USART1_SR        (*(volatile USART_SR *)0x40013800)

复制代码

访问位成员：pe = USART1_SR.PE;
访问整体：sr = USART1_SR.Value;

还要怎样访问整体？只是比一般的多出了.Value了。千万注意，#pragma anon_unions不能缺少

Lavion

wuzhujian 发表于 2011-2-24 23:21
STM32F10x的寄存器文件（修改过的）。
点击此处下载 ourdev_618284JGMW9Q.rar(文件大小:16K) (原文件名:stm ...

从参考手册上看所有外设的地址都是在0x4000 0000-0x4010 0000这段内存中，这段内存是可以映射到0x42000000-0x43ffffff这个位段里的。



ARM公司规划出这个外设的映射位段是为了加快位操作速度。对某一位进行写入时，取消了传统的 读 改 写 三步骤，而是可以应用这个位段映射，直接写入。
而ARM公司没有放弃传统的外设段，全部应用位段的理由也是显而易见的。如果全部用位段，想象一下，如果对整个寄存器单次全部赋值。用位段的方式，需要几个步骤，多少代码....32位的寄存器赋值，是否需要32次置位或者清零动作？或者32的倍数？？？


各有优点各有缺点......


完美的做法是，编译器智能识别，当为位操作时，就用位段操作。当为批量操作时，就用传统段。

takashiki

Lavion 发表于 2012-12-24 20:02
从参考手册上看所有外设的地址都是在0x4000 0000-0x4010 0000这段内存中，这段内存是可以映射到0x4200000 ...

楼上，我在你的楼上提出的方案是可以兼顾的……只是写法比较长了一点。

xizi

takashiki 发表于 2012-12-24 13:41
胡说。

以楼主第一楼的代码为例，改成：

请你先验证一下我的代码，然后再下结论我是否在胡说。我的代码确实编译通不过，我才有此一说。我的代码哪里有问题，你要是能指出来，我会非常感谢。
与你的代码比较了一下，至少有两点不一样：

1. 你使用了#pragma anon_unions，我不知其作用，回头尝试一下。
2. 你定义的是USART1的特殊寄存器结构体，#define USART1_SR        (*(volatile USART_SR *)0x40013800)；我的代码是打算定义一个普通程序标志结构体，mytype var。

我会仿照你的代码尝试一下，回头与你交流。

richards

这个还不错哦。

takashiki

xizi 发表于 2012-12-25 09:55
请你先验证一下我的代码，然后再下结论我是否在胡说。我的代码确实编译通不过，我才有此一说。我的代码哪 ...

首先请问一下，你是否认真看过我的代码并动手编译过？你的代码是有语法错误的，你拿来怪编译强不是在欺负人嘛！

这是你的代码：

1. typedef union
   
2. {
   
3.     u8 byte;
   
4.     struct
   
5.     {
   
6.         u8 bit0:1;
   
7.         u8 bit1:1;
   
8.     } bits;
   
9. 
   
10. } mytype __attribute__((bitband));                          //看到没有，bitband把byte也作用进去了，这是不支持的。
    
11. 
    
12. mytype var;                                                        //这里，你的变量var位于什么位置？编译器他不知道是不是可以通过位带来完成，于是就SB了
    
13. 
    
14. var.byte = 0xff;

复制代码

我给你改写一下，你自己编译一下，再验证一下我并没有冤枉你：

1. #pragma anon_unions
   
2. typedef union{
   
3.     u32 byte;
   
4.     struct    {
   
5.         u32 bit0:1;
   
6.         u32 bit1:1;
   
7.     } __attribute__((bitband));                               //bitband必须作用整体，这里必须匿名，否则bitband认为只作用于部分，编译能够通过，但是无法实现bitband的功能
   
8.                                                                        //这里用了匿名结构，所以一定要#pragma anon_unions，否则语法错误伺候
   
9. } mytype;              
   
10. 
    
11. volatile mytype __var __attribute__((at(0x20001000)));               //占个座
    
12. #define var (*(volatile mytype*)0x20001000)         //实际操作都用var来完成。

复制代码

在我的MDK上，编译器上还是有点傻，直接调用__var.bit0还是会移位干什么的，讨厌死了，但是var.bit0就不会。

有图有XX：


看到@0800017C和@08000180了没有，分别对应22020000和20001000，表示已经完全采用了bitband。
如果图再看不懂，那你还是坚持你自己的观点好了，我只是说Keil完全可以做到bitband访问、局部访问（通过逻辑运算）和全部访问，至于你能否做到，那已经不是编译器的事情了。

Lavion

takashiki 发表于 2012-12-25 11:16
首先请问一下，你是否认真看过我的代码并动手编译过？你的代码是有语法错误的，你拿来怪编译强不是在欺负 ...

仅仅适用与M3， M4。除了特殊应用，很少用到。
变量定义的时候，要注意对齐和边界
不过从技术角度讲，顶一下....

xizi

takashiki 发表于 2012-12-25 11:16 【严重警告：本论坛不得使用大尺寸字体。请重新编辑删除本警告。不删除此警告的ID将被封锁。阅读到此文字请务必举报】
首先请问一下，你是否认真看过我的代码并动手编译过？你的代码是有语法错误的，你拿来怪编译强不是在欺负 ...

我手头的计算机没有MDK，我只能到单位去试验。但是看了你对我的代码逐行点评，我知道了我错在哪里。我诚恳接受你的批评，我果然是在胡说。我只知道照猫画虎地搬来xdata区位结构体的整体访问方法，没想到bitband区位结构体的整体访问要遵守额外的规则：

1. __attribute__((bitband)) 只能作用于位结构体，不能作用于联合体。
2. bitband必须通过匿名方式实现作用于整体，否则不是真正的bitband操作。
3. 要设置#pragma anon_unions，才能实现匿名。
4. 要对变量指定具体地址，如*(volatile mytype*)xxxx。

前三点容易接受，但是第四点则让人觉得很勉强。说明bitband不像xdata，idara或bdata一样好用，编译器不能为你分配bitband地址。就算你只想定义一组标志，不想关心具体地址，也不行。让人担心的两点：“可否整体访问”和“可否自动分配地址”，解决了一点，仍有一点遗憾。还请高手接着出招。

takashiki

xizi 发表于 2012-12-26 04:43
我手头的计算机没有MDK，我只能到单位去试验。但是看了你对我的代码逐行点评，我知道了我错在哪里。我诚 ...

第四点是比较讨厌，编译器不会自动分配，没有指定范围时他总是默认使用整个RAM区。
而且，即使使用了__attribute__((at()))限定，也只在链接期起作用，不在编译期起作用。
总之，使用起来确实很麻烦，还不如自己写宏手动对应到bitband区，但是又没有那么直观了。

位带实际上类似于51的bdata，而不是xdata。51中位访问也要手动分配到bdata（通过bti、sbit指定），MDK中我暂时还没有找到这样的方法，只好宏定义强制指向bitband区，还要再仔细找找。

takashiki

Lavion 发表于 2012-12-25 23:05
仅仅适用与M3， M4。除了特殊应用，很少用到。
变量定义的时候，要注意对齐和边界
不过从技术角度讲，顶 ...

不是吧，仅仅用于M3、M4是硬件决定的，其他的不支持是因为硬件不支持。
变量定义时不需要对齐的，因为位访问不可能越过边界的，编译器总是能够正确的寻址。

落叶随风

貌似很强大，收了学习学习

xizi

takashiki 发表于 2012-12-26 07:19
第四点是比较讨厌，编译器不会自动分配，没有指定范围时他总是默认使用整个RAM区。
而且，即使使用了__at ...

51的位操作要简单得多。关于bit和sbit，你描述得不够准确。bit是不需要手动分配地址的，只有sbit需要手动分配地址，但也可以通过bdata绕过手动分配地址：

bit mybit1;//编译器自动给mybit1分配bdata空间的一位

bdata uint8_t byte1;//编译器自动给byte1分配bdata空间的一字节
  sbit mybit2 = byte1^0;//指向自动分配地址的byte1的0位
  sbit mybit3 = byte1^1;//指向自动分配地址的byte1的1位
  sbit mybit4 = byte1^2;//指向自动分配地址的byte1的2位
  sbit mybit5 = byte1^3;//指向自动分配地址的byte1的3位
  sbit mybit6 = byte1^4;//指向自动分配地址的byte1的4位
  sbit mybit7 = byte1^5;//指向自动分配地址的byte1的5位
  sbit mybit8 = byte1^6;//指向自动分配地址的byte1的6位
  sbit mybit9 = byte1^7;//指向自动分配地址的byte1的7位

mybit1到mybit9均可单独访问，而通过byte1就可以实现对bit2到bit9的整体访问。

hongyancl

mark，mdk下的位于操作

peixiuhui

BitBand位带，最早知道这个位带的概念是在阅读正点原子大哥的STM32开发板手册里，然后顺着指引查看了CM3权威指南的相关部分，对位带有了大体的认识，LPC1768也是CM3内核的，和STM32有相同之处。这个位带其实在51单片机里面已经用了，操作起来还是很方便的，以前我们对一个寄存器的单个位操作是，通常的作法是先把这个寄存器读回来，然后再修改相应的位，最后在写回去，有了位带操作后，我们可以直接操作这个位。
    关于位带操作的GPIO的速度：经过三牛的测试，位带的操作速度，比直接操作整个IO口寄存器快45%左右，这个是用示波器直接测出来，可能和理论上有偏差。
    LPC1768的CPU时钟100M，直接操作寄存器IO口输出为6.25Mhz，通过位带操作11.2Mhz，因为用的是C语言，这个速度这数据手册上有很大差别，这里仅仅是说明通过位带操作比直接操作要快。
看看位带操作的一些宏定义，这个是从正点原子那里修改而来的
//位带操作,实现51类似的GPIO控制功能
//具体实现思想,参考<<CM3权威指南>>第五章(87页~92页).
//IO口操作宏定义
#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))

//IO口地址映射
//FIOPIN 地址，这里LPC1768和STM32有点不一样,
//LPC1768的 FIOPIN 直接反映端口的状态，不分输入还是输出
#define     GPIO0_FIOPIN    (LPC_GPIO0_BASE + 0x00014)
#define     GPIO1_FIOPIN    (LPC_GPIO1_BASE + 0x00014)
#define     GPIO2_FIOPIN    (LPC_GPIO2_BASE + 0x00014)
#define     GPIO3_FIOPIN    (LPC_GPIO3_BASE + 0x00014)
#define     GPIO4_FIOPIN    (LPC_GPIO4_BASE + 0x00014)

#define     GPIO0(n)            BIT_ADDR(GPIO0_FIOPIN,n)
#define     GPIO1(n)            BIT_ADDR(GPIO1_FIOPIN,n)
#define    GPIO2(n)            BIT_ADDR(GPIO2_FIOPIN,n)
#define     GPIO3(n)            BIT_ADDR(GPIO3_FIOPIN,n)
#define     GPIO4(n)            BIT_ADDR(GPIO4_FIOPIN,n)  

#define LED0 GPIO3(25)
于是我们控制LED0就可以这样些了
#define LED0_ON()    LED0 = 0;//低电平LED亮
#define LED0_OFF()    LED0 = 1;//高电平LED灭
和51单片机一样操作啦
三牛电子工作室：http://www.sanliu85.com/

qq302011

wuzhujian 发表于 2010-11-26 06:26
如果采用这种方式操作位区，片内功能块的定义需要全部重新编写（不能使用库了），就形成了新的库，效率比ST ...

这个只能在MDK上用的话，估计只有自己改哈

cumthe

不太懂，先mark下

xjtyOnly51

mark, yao ding

angler12

貌似C对位区狠敏感，这样可能会大大的降低程序的可移植性！

hanshuyujifen

又学了一招

wenunit

wuzhujian 发表于 2011-2-24 23:21
STM32F10x的寄存器文件（修改过的）。
点击此处下载 ourdev_618284JGMW9Q.rar(文件大小:16K) (原文件名:stm ...

大公无私,佩服之...

LEETOUN

还没试，不过这样倒是比较节省代码。赞一个，看来还是要不断深入学习MDK编译器参考手册啊！

TANK99

bitband 位带操作

imfly89

吊炸天，还是6年前的帖子

ywlzh

即使是六年前的贴子 现在看来还是给我焕然一新的感觉

还是有很多需要学习的地方啊

hefq

takashiki 发表于 2012-12-24 13:41
胡说。

以楼主第一楼的代码为例，改成：

请教一下大侠，上面的联合结构体，如果我要用指针访问位域区应该怎么办，

takashiki

hefq 发表于 2020-8-7 16:01
请教一下大侠，上面的联合结构体，如果我要用指针访问位域区应该怎么办， ...

很多年不用M3了都忘了，低端的M0根本没有位带，高端的从来不关注它了
按照C规范，位域是无法进行指针访问的。位带这样子写成位域大概、也许也不能指针访问吧，我也懒得试了。这里有个宏实现的，你可以看一下

1. #define BitBandPtr(Addr, Bit) ((volatile int*)(((int)(Addr) & 0x60000000) + 0x02000000 + (int)(Addr) * 0x20 + (Bit) * 4))

复制代码

hefq

takashiki 发表于 2020-8-8 05:55
很多年不用M3了都忘了，低端的M0根本没有位带，高端的从来不关注它了
按照C规范，位域是无法进行指针访问 ...

自己算地址是能用指针访问，就是要重新算一遍地址