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C語言編程開發(fā)中用好位操作符1. C語言中的位操作符 因?yàn)镃語言的設(shè)計(jì)目的是取代匯編語言，所以它必須支持匯編語言所具有的運(yùn)算能力，所以C語言支持全部的位操作符(Bitwise Operators)。位操作是對(duì)字節(jié)或字中的位(bit)進(jìn)行測(cè)試、置位或移位處理，在對(duì)微處理器的編程中，特別適合對(duì)寄存器、I/O端口進(jìn)行操作。因而本節(jié)將對(duì)此作比較詳細(xì)地介紹。6種位操作符的形式與含義如下：& ：按位“與”(AND)；| ：按位“或”(OR)； ：按位“異或”(XOR)； ：“取反” (NOT)； ：數(shù)據(jù)右移； 將變量的各位按要求向右移動(dòng)若干位。右移語句的通常形式是：variable 右移位數(shù)如：a = 1111 0000；進(jìn)行 a = a 2 操作后，a = 0011 1100。6) 數(shù)據(jù)左移數(shù)據(jù)左移操作符 將變量的各位按要求向左移動(dòng)若干位。左移語句的通常形式是：variable 左移位數(shù)如：a = 1111 0000；進(jìn)行 a = a 2 操作后，a =1100 0000。無論是左移還是右移，當(dāng)某位從一端移出時(shí)，另一端出現(xiàn)的空白將以從外面移入的0（某些計(jì)算機(jī)是送1，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)查閱相應(yīng)C編譯程序用戶手冊(cè)）來補(bǔ)充。這說明，移位不同于循環(huán)，從一端移出的位并不送回到另一端去，移去的位永遠(yuǎn)丟失了，同時(shí)在另一端只能補(bǔ)上相應(yīng)位數(shù)的0。移位操作可用于整數(shù)的快速乘除運(yùn)算，左移一位等效于乘2，而右移一位等效于除以2。如：x = 7， 二進(jìn)制表達(dá)為：0000 0111，x 1 0000 1110，相當(dāng)于： x =2*7=14，x 3 0111 0000，相當(dāng)于： x=14*2*2*2=112x 2 0011 0000， x=48x 3 0000 0110 x=48/8=6x 1 0000 0011 x=6/2=3移位操作還可以配合其它位操作夫?qū)拇嫫骰蛘邤?shù)據(jù)I/O接口的各個(gè)位進(jìn)行設(shè)置、檢測(cè)，具體方法見下一節(jié)。2.位操作符的一些實(shí)用方法介紹1) 學(xué)會(huì)應(yīng)用復(fù)合運(yùn)算符如前面所介紹的，位操作運(yùn)算符可以和賦值運(yùn)算符“=”一起組成復(fù)合運(yùn)算符。即如下5個(gè)：=、&=、=、|=其中，x = y，相當(dāng)于x = x = y，相當(dāng)于x = x y；x & = y， 相當(dāng)于x = x & y；x = y， 相當(dāng)于x = x y；x | = y， 相當(dāng)于x = x | y；學(xué)會(huì)在C語言中使用復(fù)合運(yùn)算符，可以簡(jiǎn)化源程序，優(yōu)化目標(biāo)程序。2) C 語言中一些常見的位操作方法由于我們此處學(xué)習(xí)C 語言的目的主要是為了開發(fā)微控制器的控制程序，為此我們特別關(guān)注一下對(duì)MPU的寄存器、I/O中某一位的操作語句。假如要對(duì)PORTA(端口A)的某些位進(jìn)行賦值、置0、置1、取反、測(cè)試，可能會(huì)用到如一下一些語句： PORTA = 0x87給整個(gè)PORTA賦值，作用是將1000 0111這個(gè)數(shù)賦予PORTA，即讓PORTA的第0、1、2和7位置1，其它位清0。 PORTA = (17)給整個(gè)PORTA賦值，作用等價(jià)于PORTA = 0x80，將1000 0000這個(gè)數(shù)賦予PORTA，將指定的第7位置1，其余各位置0。只不過這里包括了兩個(gè)步驟，即先是括號(hào)中的17操作，表示將0x01這個(gè)數(shù)左移7位，其值變成0x80，再將它賦予PORTA。 PORTA = (17) | (1 3) | (1 2)給整個(gè)PORTA賦值，作用與中的操作相同，但是是分別對(duì)7、3、2位置1，而將其它各位均置0。它先要分別對(duì)三個(gè)括號(hào)中給定的值進(jìn)行移位操作，再將它們按位“與”，最后將值賦予PORTA。即： 1000 0000 (1 7) 0000 1000 (1 3) | 0000 0100 (1 2) PORTA = 1000 1100 PORTA & = 0x80使PORTA中的指定位清0，等價(jià)于PORTA =PORTA & (0x80)。由于0x80的二進(jìn)制表達(dá)形式為1000 0000，利用其最高位為1，其它各位均為0的特性，作為一個(gè)模板將其等于1的那些位(如本例中的第7位)屏蔽起來，使之保持不變，而將其它位清0(不管原來為0還是為1)。因?yàn)镻ORTA與0x80按位“與”的結(jié)果如下：PORTA = 0x87 1000 0111& 0x80 1000 0000 = 1000 0000操作后，第7位的原來值1被保留，其它各個(gè)位被清0，其中最低的3位原來為1，現(xiàn)在均為0了。 PORTA & = (17)它也等價(jià)于PORTA & = 0x80：這里也包括了兩個(gè)步驟，即先執(zhí)行括號(hào)中的17操作，將0x01左移7位，其值變成0x80，再將它與PORTA做按位“與”。該操作將除指定的第7位以外的各個(gè)位清0。PORTA & = (1 7)該指令在等號(hào)后面加了取反符號(hào) 。與上一條操作的區(qū)別是，在與PORTA做按位“與”前，還將0x80先行取反，將10000000轉(zhuǎn)換成0111 1111，再做按位“與”操作。這樣的操作結(jié)果是將指定的第7位清零，其它各位保持不變。 PORTA | = (17)等價(jià)于PORTA = PORTA | (17)，這里也是先執(zhí)行括號(hào)中的17操作，將0x01左移7位，其值變成0x80，再將它與PORTA做按位“或”。若操作前PORTA的初始值為0x07，則： PORTA 0000 0111| 0x80 1000 0000PORTA = 1000 0111該操作將最高位置1，其它各位保持不變。要注意的是，這條指令與PORTA = (17) 相比，雖然都可以使指定的某一位置1，但它們有著不同之處。PORTA =(17) 執(zhí)行后，雖然某一位被置1了，但其它的位卻被修改了，即不管PORTA的初始值為什么，原來為1的位都會(huì)被0覆蓋，執(zhí)行的結(jié)果總是為1000 0000。而本條指令卻可以將其它位屏蔽起來，在改變要設(shè)置的那一位的同時(shí)，并不改變其它位的狀態(tài)。3) 巧用C語言中的位操作方法 將寄存器的指定位置1或清0在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常利用：PORTA | = (1 n) 這條指令將寄存器的任意位置1，而又不影響其它位的現(xiàn)有狀態(tài)。比如說，你如果想將第4位置1，就使用：PORTA | = (1 4) 就行了。當(dāng)然，也可以使用：PORTA | = (1 7) | (1 4 ) | (1 0) 這樣的指令一次將設(shè)第8、5和1位置1，但又不影響到其它位的狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常利用：PORTA & = (1 n) 這條指令將寄存器的任意位清0，而又不影響其它位的現(xiàn)有狀態(tài)。比如說，你如果想將第4位清0，就使用：PORTA & = (1 4) 就行了。在啟動(dòng)nRF905芯片向空中發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用以下函數(shù)：/* ShockBurst 發(fā)射數(shù)據(jù) */void nrf905_TxSend(void) PORTD|=(110us PORTD &= (1TRXCE);其中讓PORTD中控制TRX_CE信號(hào)的那一位先置1，再清0，輸出一高一低的脈沖信號(hào)，就在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，完成了一次數(shù)據(jù)發(fā)送。因?yàn)樵诔绦虻拈_頭已經(jīng)定義TRX_CE信號(hào)為PD6位，即TRXCE = 6，因而上面兩行程序等價(jià)于：PORTD|=(1 6);PORTD &= (1 6); 測(cè)試寄存器指定位的狀態(tài)nRF905在接收數(shù)據(jù)過程中，要分別發(fā)出CD、AM和DR信號(hào)，而MPU也要分別對(duì)這些位進(jìn)行檢測(cè)，看它們是否變高，若變高，就執(zhí)行下一步，否則就跳出分支，返回主程序。下面就是對(duì)這些位進(jìn)行檢測(cè)的一段函數(shù)：/*檢查接收情況*/void nrf905_RxRecv(void)while (PIND&(1CD)=0); /CD引腳置1,檢測(cè)到載波信號(hào)while (PIND&(1AM)=0); /一般先AM=1指示地址匹配對(duì)while (PIND&(1DR)=0); /DR=1時(shí)表示數(shù)據(jù)接收對(duì)而且Crc正確/nrf905已經(jīng)接收到數(shù)據(jù) nrf905_ReadData(0);/讀出nrf905中的數(shù)據(jù)其中有：while (PIND&(1DR)= =0); 或者：if (PIND&(1DR)= =0); 語句，其功能就是對(duì)寄存器指定的位進(jìn)行測(cè)試。括號(hào)中是一個(gè)等式，我們將其拆分開介紹它的作用：1DR：DR在程序的開始已經(jīng)被定義為2，(1DR)也就是(1 2)，表示將0x01左移2位，結(jié)果為0000 0100；PIND& (1DR)：PIND為PORTD端口的8位引腳的值，PIND& (1DR)表示讓它和(1DR) 亦即和0000 0100按位相“與”。不管PIND的其它位為何值，由于和0相與，這些位的結(jié)果都為0，我們關(guān)心的只有第2位的狀態(tài)。由于該位與1相與，只要DR為高，就會(huì)有： PIND xxx x1xx& 0000 0100 結(jié)