MCU寄存器的位运算方式(读写+拼接字节数据)

我一直想把嵌入式学到精通，学到现在终于是有点感觉了。MCU永远离不开一个个寄存器的bit。而且对于数据来讲也是字节的流转。

我觉得嵌入式精通第一课应该是位运算。

我们对寄存器的操作其实就是两个：读，写。

读取寄存器.提取特定位： 获取寄存器中我们感兴趣的位的状态。

方法：将寄存器值和一个位掩码做与运算。位掩码中，只有我们感兴趣的位为1，其他位为0。这样，与运算的结果就只保留了我们感兴趣的位。

这个东西就像勺子，把我们感兴趣的东西挖走

假设我们要判断一个寄存器的第5位是否为1，位掩码为00100000。将寄存器值和这个掩码做与运算，如果结果的第5位为1，说明原寄存器的第5位也为1。

记忆：看见&就是读取位。

将提取出的位与一个常数比较。如果相等，说明硬件处于某种状态。

读取到ADC就绪，开始读取

写入寄存器.清除特定位(将寄存器中某一位的值清零)：

清除其实是复杂的

最关键一步就是这个取反

将寄存器值和一个取反的位掩码做与运算。取反的位掩码中，我们想要清零的位为0，其他位为1。这样，与运算的结果就会将要清零的位清零。

自己来算一下，我们目标是清除3位置的1.

第三步的时候是读取，可以看到3位置上面是1.

接着对掩码取反，然后与运算。

最后的结构就是第三位为0了。

我们可以这样记，清除的时候，先读取，然后再清楚。也就是多了一个步骤。

上面是读位和清位，下面就是写位。使用或运算|

记住这个开关的样子

就好像是开关的竖

设置特定位：将寄存器中某一位的值设置为1。

方法：将寄存器值和一个位掩码做或运算。位掩码中，我们想要设置为1的位为1，其他位为0。这样，或运算的结果就会将要设置的位设置为1。

置位，直接|

清除的步骤多，要与运算和掩码翻转

读取位为清除步骤的一半儿

请把这个刻在骨子里面。

我们还有一个是这样的

寄存器的操作是连续的，如果这个寄存器很大，我们一位一位的就不好了。可以先都清了，然后直接把值放进去。

它就是一个复合操作：

1. (~Mask) 取反，生成一个 仅 Mask 指定位为 0，其余位为 1 的掩码
2. Reg & (~Mask) 先清零 Mask 指定的位
3. | (Value) 再用 Value 赋值

看这个ADC的看门狗功能

看

|是或运算，有1为1，所以也就是像加法。 通过 |（按位或）操作，将这两个掩码组合成一个掩码，表示要操作的位区域。

在这里

分了俩半了，各16位

看见了新的运算符号

ADC_WatchdogStruct->ADC_WatchdogVth << 16：ADC_WatchdogStruct->ADC_WatchdogVth 是存储上阈值的变量。

左移 16 位将上阈值移到 AWDTR 寄存器的高 16 位位置（VTH 占用高 16 位）。

ADC_WatchdogStruct->ADC_WatchdogVtl：ADC_WatchdogStruct->ADC_WatchdogVtl 是存储下阈值的变量。

它直接放在 AWDTR 寄存器的低 16 位（VTL 占用低 16 位）。

我们假设这个值是这样的

上阈值左移 16 位：

ADC_WatchdogStruct->ADC_WatchdogVth << 16 // 结果：0x12340000

下阈值（保持原位不动）：

ADC_WatchdogStruct->ADC_WatchdogVtl // 结果：0x5678

组合两个值：

(0x12340000 | 0x5678) // 结果：0x12345678

最终，0x12345678 就是写入 AWDTR 寄存器的值。

总结一下：我们很多时候是要多字节操作寄存器的，这里的例子比较极端。

还有一类是从寄存器读取数据来拼接的。

ADS1115

要发送两个字节的数据，先搞个数组：

regData[0] = data >> 8;

将 16 位的 data 右移 8 位，提取高 8 位数据，并将其存储在 regData[0] 中。

regData[1] = data & 0xFF;

将 16 位的 data 与 0xFF 进行与运算，提取低 8 位数据，并将其存储在 regData[1] 中。这样，regData 数组就包含了要写入的 16 位数据的两个字节。

0xFF 的二进制表示为 11111111，即所有位都为 1。

与 0xFF 进行与运算相当于保留 data 的低 8 位，而高位部分由于与 0 相与，结果都为 0。

由于 0xFF 的高 8 位都是 0，（没1肯定算不出来）所以与 data 的高 8 位进行与运算时，结果必定为 0。而 data 的低 8 位与 0xFF 的低 8 位进行与运算，则保留了原来的值。

最后发个数组出去

通过这两个位运算操作，我们可以将一个 16 位的无符号整数拆分成两个 8 位的无符号整数，分别存储在 regData[0] 和 regData[1] 中。这在处理多字节数据时非常常见。

假设 data 的值为 0x1234（二进制为 0001 0010 0011 0100），那么：

regData[0] = data >> 8; 

regData[0] 的值为 0x12（二进制为 0001 0010）。

regData[1] = data & 0xFF; 

regData[1] 的值为 0x34（二进制为 0011 0100）

这就是嵌入式，这就是底层。

从MPU6050看传感器原始数据的处理方式-位运算 以往的位运算。