《嵌入式Linux与物联网软件开发——C语言内核深度解析》一2.3　位操作与寄存器

本节书摘来自异步社区《嵌入式Linux与物联网软件开发——C语言内核深度解析》一书中的第2章，第2.3节，作者朱有鹏 , 张先凤，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.3 位操作与寄存器 2.3.1 寄存器的操作

一般来说，一个SOC片内外设由若干个寄存器控制，IO操作的寄存器与内存统一编址，如果我们要操作片内外设，那么就是操作片内外设的控制寄存器。因此，控制硬件就是读写寄存器（寄存器亦可理解为特定地址的内存）。

SOC中一个寄存器的数据宽度一般是32bit，每个bit可以配置为0或者1，单个bit或相邻几个bit一起控制片上外设某个属性的状态。单个bit最多控制两种状态，三个bit最多控制8种状态。因此寄存器的特定bit配置为0或1，就可以实现对硬件的控制。

然而，CPU对寄存器读写一般都是按照寄存器的数据宽度一起读写（部分寄存器可以按照位读取，这里不讨论），即32bit读出，32bit写入。假设我们只想修改寄存器其中某个属性的状态，即修改寄存器特定位。那么就只能先整体读出来，然后将需要修改的部分修改后，再将修改后的值整体写入寄存器中，即读-改-写三部曲。并且我们只能修改需要修改的位，不能影响其他位。对寄存器特定位的操作分三种情况：清零、置1和取反。

2.3.2 寄存器特定位清零用

如果希望将一个寄存器的某些特定位变成0而不影响其他位，可以构造一个合适的1和0组成的数，和这个寄存器原来的值进行位与操作，就可以将特定位清零。假设原来32位寄存器REG1中的值为0xAAAAAAAA，我们希望将bit8~bit15清零而其他位不变，将这个数与0xFFFF00FF进行位与即可。

REG1 = 0xFFFF00FF;

经过上式的读-改-写后，REG1中的值为0xAAAA00AA，达到了特定位清零的目的。

2.3.3 寄存器特定位置1用|

如果希望将一个寄存器的某些特定位变成1而不影响其他位，可以构造一个合适的1和0组成的数，和这个寄存器原来的值进行位或操作，就可以将特定位置1。假设原来32位寄存器REG1中的值为0xAAAA00AA，我们希望将bit8~bit15置1而其他位不变，将这个数与0X0000FF00进行位或即可。

REG1 |= 0x0000FF00;

经过上式的读-改-写后，REG1中的值为0xAAAAFFAA，达到了特定位置1的目的。

2.3.4 寄存器特定位取反用~

如果希望将一个寄存器的某些特定位0变成1，而1变成0，即取反而不影响其他位，可以构造一个合适的1和0组成的数，和这个寄存器原来的值进行位异或操作，就可以将特定位取反。假设原来32位寄存器REG1中的值为0xAAAAAAAA，我们希望将bit8~bit15取反而其他位不变，将这个数与0X0000FF00进行位异或即可。

REG1 ^= 0x0000FF00;

经过上式的读-改-写后，REG1中的值为0xAAAA55AA，达到了特定位取反的目的。

学完本节，你会发现配置寄存器操作并没有想象的那么难，只要我们学会设置位操作的特定的构造数就行了。上面举的例子是bit8~bit15，很好算。但如果要构造一个bit1、bit3~bit5、bit15~bit17位为1的数。傻眼了？一步步来，先用二进制挨个排列好0011 1000 0000 0011 1010，再换算成十六进制0X0003803A，总算算出来了。是不是非要这么麻烦呢？我们既然已经学习了位运算，能不能用位运算构建一个构造数呢？

异步社区 异步社区(www.epubit.com)是人民邮电出版社旗下IT专业图书旗舰社区，也是国内领先的IT专业图书社区，致力于优质学习内容的出版和分享，实现了纸书电子书的同步上架，于2015年8月上线运营。公众号【异步图书】，每日赠送异步新书。