[转贴]gcc经验点滴(二)---鱼,熊掌.AVR的两种位操作的比较（wjc3k发于21ic）（位域与C位操作的比较） (www.ourdev.cn)
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【楼主位】 dfgeoff 嗜血蜗牛

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来自：江苏南京
 转贴前言：一直看到做51转做AVR的朋友，想继续使用bit这样的操作，讨论也不少。其实对于设计人员的未来考虑，还是使用纯C比较好，毕竟适应性强。C51增加的bit、sbit是考虑了51的SRAM小的特点的。移植性就受到影响了。能放弃，尽量放弃。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
wjc3k 发表于 3/5/2003 10:39:38 AM AVR 单片机 
大家好，得到大家的大力支持，本小小菜现如今胆儿大了点，脸皮厚了点儿，又来献丑啦。今儿就不说没用的话了，免得鸡蛋横飞过来啦。

AVR的两种位操作的比较（位域方式和移位宏方式）

测试环境如下：
硬件:AT90S2313
软件:    WiinAVR gcc3.3   -Os级优化(最小size)。


说明：
    由于AVR不支持位操作，所以必须通过软件来实现。下面对我所知道的两种方法进行一个简单的比较。
    1、位域方式。先定义一个位域，
            typedef struct _bit_struct
            {
                unsigned char bit0 : 1 ;
                unsigned char bit1 : 1 ;
                unsigned char bit2 : 1 ;
                unsigned char bit3 : 1 ;
                unsigned char bit4 : 1 ;
                unsigned char bit5 : 1 ;
                unsigned char bit7 : 1 ;
                unsigned char bit6 : 1 ;
            }bit_field;
        再用一个宏    ,来指向要操作的位。
             #define LED             GET_BITFIELD(PORTB).bit0
             #define BUTTON      GET_BITFIELD(PINB).bit7
        使用时只需要直接赋值即可：如LED =     0 ,LED = 1,  或者直接判断 LED==0    ,    LED ==1.
        这种方法类似C51中的位操作。直接。
    2、位移宏方式。主要有三个.
                #define Set_Bit(val, bitn)    (val |=(1<<(bitn)))
                #define Clr_Bit(val, bitn)     (val&=~(1<<(bitn)))
                #define Get_Bit(val, bitn)    (val &(1<<(bitn)) )
        　三个分别用来设置某一位，清除某一位，取某一位的值.
           使用方法为.Set_Bit(PORTA,3);   Clr_Bit(PORTB,2);   Get_Bit(val,5);
    3、测试程序.
           说明，假设PORTB.7接按纽，PORTB.0 接LED
           测试程序完成如下操作。
                   当BUTTON == 0时 ,LED输出1 否则输出0，
                   这样的目的是即测试了输入，又测试了输出1和输出0，相对全面一点。  C代码如下.

                    // testled.c     测试AVR的位操作.
                // 这是gcc；如是其它编译器，请修改。
                #include <avr/io.h>

                // 定义一个寄存器（Register）或端口（Port）的八个位
                typedef struct _bit_struct
                {
                    unsigned char bit0 : 1 ;
                    unsigned char bit1 : 1 ;
                    unsigned char bit2 : 1 ;
                    unsigned char bit3 : 1 ;
                    unsigned char bit4 : 1 ;
                    unsigned char bit5 : 1 ;
                    unsigned char bit7 : 1 ;
                    unsigned char bit6 : 1 ;
                }bit_field;

                  //定义一个宏，用来得到每一位的值
                #define GET_BITFIELD(addr) (*((volatile  bit_field *) (addr)))

                //定义每一个位
                #define LED             GET_BITFIELD(PORTB).bit0
                #define BUTTON      GET_BITFIELD(PINB).bit7


                #define Set_Bit(val, bitn)    (val |=(1<<(bitn)))
                #define Clr_Bit(val, bitn)     (val&=~(1<<(bitn)))
                #define Get_Bit(val, bitn)    (val &(1<<(bitn)) )

                int main( void )
                {
                    DDRB = 0x41;   //配置PB0为输出,PB7为输入
                    if ( BUTTON==0 )     LED = 1; else LED = 0;
                    //if(!Get_Bit(PINB,7) )  Set_Bit(PORTB,0);    else Clr_Bit(PORTB,0);
                    while(1);
                }
                //     ----------------------        end         -----------------------------
    4、测试过程。
       a.先使用位域方式。
       主程序中使用 if ( BUTTON==0 )     LED = 1; else LED = 0;
       结果如下：
                     int main( void )
                    {
                      4a:    cf ed           ldi    r28, 0xDF    ; 223
                      4c:    d0 e0           ldi    r29, 0x00    ; 0
                      4e:    de bf           out    0x3e, r29    ; 62
                      50:    cd bf           out    0x3d, r28    ; 61
                        DDRB = 0x41;      //配置PB0为输出,PB7为输入
                      52:    81 e4           ldi    r24, 0x41    ; 65
                      54:    87 bb           out    0x17, r24    ; 23
                        if ( BUTTON==0 )     LED = 1; else LED = 0;
                      56:    86 b3           in    r24, 0x16    ; 22
                      58:    e8 2f           mov    r30, r24
                      5a:    ff 27           eor    r31, r31
                      5c:    80 81           ld    r24, Z
                      5e:    86 fd           sbrc    r24, 6
                      60:    07 c0           rjmp    .+14         ; 0x70
                      62:    88 b3           in    r24, 0x18    ; 24
                      64:    e8 2f           mov    r30, r24
                      66:    ff 27           eor    r31, r31
                      68:    80 81           ld    r24, Z
                      6a:    81 60           ori    r24, 0x01    ; 1
                      6c:    80 83           st    Z, r24
                      6e:    06 c0           rjmp    .+12         ; 0x7c
                      70:    88 b3           in    r24, 0x18    ; 24
                      72:    e8 2f           mov    r30, r24
                      74:    ff 27           eor    r31, r31
                      76:    80 81           ld    r24, Z
                      78:    8e 7f           andi    r24, 0xFE    ; 254
                      7a:    80 83           st    Z, r24
                        while(1);
                      7c:    ff cf           rjmp    .-2          ; 0x7c

         main函数共52Bytes.其中，从lst文件看得出:main函数的初始化用了4条指令，8Bytes. 最后一句while(1);用了1条指令2Bytes.( for循环和do-while也是)
         DDRB=0x41用了2条指令4Bytes. 计算一下：52-8-4-2=38Bytes,即if ( BUTTON==0 )     LED = 1; else LED = 0; 这句用了19条指令38Bytes. (居然运用了3个寄存器白r24,r30,r31,和一个Z，代码真是苦涩，，我看不懂，准备以后作代码加密用:).  )
       b.使用移位宏方式。
       将 if ( BUTTON==0 )     LED = 1; else LED = 0;  换为等效的     if(!Get_Bit(PINB,7) )  Set_Bit(PORTB,0);    else Clr_Bit(PORTB,0);

       结果,main函数仅24Bytes.其它代码一样，略去. 所以，上面这句代码仅用了24-14=10Bytes ,5条指令。生成的代码如下:
              56:    b7 99           sbic    0x16, 7    ; 22
              58:    02 c0           rjmp    .+4          ; 0x5e
              5a:    c0 9a           sbi    0x18, 0    ; 24
              5c:    01 c0           rjmp    .+2          ; 0x60
              5e:    c0 98           cbi    0x18, 0    ; 24
    5. 菜论：鱼和熊掌。
      由于AVR可以对I/O脚进行sbic,sbi,cbi,这样的位操作，所以使用I/O脚操作时，移位宏可以产生高效的代码。
      例如，要实现上面的几个简单的指令，为了实现LED=1这样的类似C51的sbit的效果，我必须多付出(38-10=28Bytes)的代价。

    6......
        对于I/O脚，可以产生这样高效的代码，是因为有sbi和cbi这样的指令，那么对于一般的变量，又如何呢？................

　
2005-01-12,17:32:28
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【1楼】 hotpower 菜农

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来自：西安大雁塔村
 通用MCU8位16位24位32位变量定义头文件MCUBIT.H

PICC菜鸟玩PICC位变量潇洒走一回

本人对移植的看法
-----此内容被hotpower于2005-01-12,19:21:46编辑过
　
2005-01-12,19:16:05
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【2楼】 jeewood

积分：760
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 好贴子啊,不顶不行的!
　
2005-01-12,21:02:01
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【3楼】 lanmp

积分：259
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来自：
 3/5/2003 好早啊
atmel 的application note上面也有，很清楚。
　
2005-01-12,22:22:37
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【4楼】 onorg 自由之神

积分：347
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来自：湖南 湘潭
 看了不顶，是白痴
　
2005-11-23,12:08:18
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【5楼】 benladn911 AVR猎手

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来自：孤独地带
 我也有些小方法，呵呵，见笑了：
看下下面的程序吧：
/********************************************************************
 *  主    页 ：  HTTP://WWW.QLMCU.COM             
 *                                                              
 *  程序功能 ：  流水灯的左移右移实验
 *                                                                         
 *  应用软件 ：  WinAVR                                               
 *                                                                      
 *  版    本 ：  WinAVR-20050214-install
 *                                                         
 *  硬    件 ：  WS9500
 *                                                               
 *  创建时间 ：  2005-11-10
 *              
 *  编    写:   benladn911           
 *              
 *  注：为了有更多实用的实验程序供大家学习，部分程序参考网上的资源，
 *      在此谢谢这些无私奉献的朋友！！！       
 *                        
 ********************************************************************/  
#include <avr/io.h>
#include <avr/delay.h> 
//注： 内部函数_delay_ms() 最高延时  262.144mS@1MHz 即 32.768ms@8MHz
//    该函数可以实现较精确的定时for()/while()指令很难计算延时时间
//    为了使 _delay_ms()函数的延时正确，须在makefile中设定F_CPU为实际的系统时钟频
//    本范例为6MHz外部晶振振荡器 即 F_CPU=6000000

//-----------位操作定义------------------------<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<这里
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))

#define LED_ON  cbi(PORTD,7)//在程序用LED_ON代替cbi(PORTD,7)<<<<<<<<<<<<<<

//---------------------------------------------------------------
//内部函数_delay_ms() 最高延时  262.144mS@1MHz 即 32.768ms@8MHz
void delay_ms(unsigned int ms);//----ms级延时

//内部函数_delay_us() 最高延时  768 us@1MHz 即 96 us@8MHz
void delay_us(unsigned int us);//----us级延时


//--------------------------------------------------------------------------
int main(void)
{
 unsigned char i,j; //定义变量

 DDRA=0xFF; //定义了端口PORTA全部为输出
 PORTA=0xFF; //PA口设为输出高电平，灯灭PORTA
 
   //第一种方法选通PD7（LED的电源控制的端）
   //DDRD=0xFF;          //PORTD全部设置为输出
   //PORTD=PORTD & 0x7F; //0x7F=0b0111 1111
 
//第二种方法选通PD7（LED的电源控制的端）
//DDRD=0xFF;            //PORTD全部设置为输出
//PORTD=0x7F;           //0b0111 1111
 
 //第三种方法选通PD7（LED的电源控制的端）
 sbi(DDRD,7);//对PD7的DDR清零，PD7设置为输出
 LED_ON;//PD7输出低电平

 while(1)
 {
i=0x01;
for (j=0;j<8;j++)  //循环8次，即PA0~~PA7轮流闪亮  
{
PORTA=~i; //反相输出,低电平有效
delay_ms(100);
i=i<<1; //左移一位
// 0b00000001 PB0
// 0b00000010 PB1
// 0b00000100 PB2
// 0b00001000 PB3
// 0b00010000 PB4
// 0b00100000 PB5
// 0b01000000 PB6
// 0b10000000 PB7
}

i=0x80;  
for (j=0;j<8;j++)  //循环8次，即PA0~~PA7轮流闪亮  
{
PORTA=~i; //反相输出,低电平有效,
delay_ms(100);
i=i>>1; //右移一位
}
 }
}

//----------------ms级延时---------------
void delay_ms(unsigned int ms)
{
    unsigned int i;
    for(i=0;i<ms;i++) _delay_ms(1); //延时 i*ms=   毫秒，可自行调节
}

//----------------us级延时---------------
void delay_us(unsigned int us)
{
    unsigned int i;
    for(i=0;i<us;i++) _delay_us(1); //延时 i*us=   毫秒，可自行调节
}



　
2005-11-23,12:38:00
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【6楼】 hotpower 菜农

积分：2136
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等级：------
来自：西安大雁塔村
 哈哈,现在被AVR感化了,反而见了bit就晕...
(1 << bit)挺好的,见了它就知道和位有关了,出错几率反而更小了.
　
2005-12-06,19:05:21
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【7楼】 whaul
积分：64
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来自：浙江宁波
 新手学习中,致谢
　
2005-12-12,10:58:38
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【8楼】 zhi1980
积分：16
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来自：
 不错，谢了
　
2005-12-13,23:04:42
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【9楼】 zhengkaike 菜鸟先飞
积分：52
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来自：
 顶~~~~~~~~~~
　
2005-12-15,15:25:19
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【10楼】 rf232
积分：7
派别：
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来自：
 顶一下
　
2005-12-26,10:10:12
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【109楼】 haso2007 错别字－妹影
积分：174
派别：
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来自：
 【16楼】 alexant 
注意GET_BITFIELD(&address).bit##b中的address前面的取址符"&",这是唯一与楼主所讲的不一样的地方,大家可以该该再看看 
下面是if(dat&0x80)nRF905_MOSI=1;else nRF905_MOSI=0;的汇编代码: 
_______________________________________________________________
着实代码效率也很高，是不是lz的定义不够好呢？
　
2010-01-06,09:13:32
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【110楼】 yx0315 明晚的星星
积分：1
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来自：湘农大机械
 cvavr里面直接对位操作是何故？
　
2010-02-04,01:19:02
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【111楼】 wcw19781009
积分：8
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来自：
 方法挺多啊，挺好，以前我也一直被bit运算所困惑，不过现在我不了，我觉得我现在用的方法也很好，如下，大家可以看看。

在IAR 4.2 下 包含 iom16.h 库后，其实大家就能用位运算了。 规则如下 ： sfr名称.BitN 

例如 PORTB2 作为输出： 设置后 DDRB 后 可以这样写 PORTB.Bit2=1；或 PORTB.Bit2=0； 注意大小写 
如果要将端口作为输入： 设置后 DDRB 后 可以这样写 N=PINB.Bit2；或 N=PINB.Bit2； 注意大小写 

所以我们以后再也不怕位运算了，也无需去自己定义那个结构体和共用体了，方便吧？希望大家支持 
　
2010-02-17,18:07:57
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【112楼】 yutianyiren

积分：382
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来自：
 不错不错，都是好方法
　
2010-03-02,08:25:20
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【113楼】 wukaka
积分：332
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 俺喜欢楼主的这个方法： 
2、位移宏方式。主要有三个. 
#define Set_Bit(val, bitn)    (val |=(1<<(bitn))) 
#define Clr_Bit(val, bitn)     (val&=~(1<<(bitn))) 
#define Get_Bit(val, bitn)    (val &(1<<(bitn)) ) 
顶你
　
2010-05-21,14:41:37
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【114楼】 sxcrgm
积分：32
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来自：
 很有学术性质啊
　
2010-05-22,21:06:47
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【115楼】 cain.lee
积分：113
派别：
等级：------
来自：
 这个位移是我开始接触avr的时候兴起的··还要多多注意用法···
　
2010-05-22,21:38:54
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【116楼】 xyang18 狗头军师
积分：417
派别：
等级：------
来自：
 好好学习中
__________________________
不要相信我所说过的，希望大家能更多的指出我的不足
2010-05-22,22:59:22
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【117楼】 xingyu
积分：21
派别：
等级：------
来自：
 大大大ddddddddd
　
2010-05-22,23:08:47
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【118楼】 sunpei0337115
积分：5
派别：
等级：------
来自：
 好好学习了
　
2010-05-29,21:53:31
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