STC8H8K64U 学习笔记 - 位运算

STC8H8K64U 学习笔记 -位运算

  • 环境说明
    • 引脚说明
  • 位运算
    • 实例

环境说明

该内容仅针对我自己学习的开发板做的笔记，在实际开发中需要针对目标电路板的原理图进行针对性研究。

  • 芯片：STC8H8K64U
  • 烧录软件：stc-isp-v6.92G
  • 编码工具：天问

引脚说明

  • P0_0：蜂鸣器，按频率发音，1：高，0：低
  • P0_1：电动马达，0：停，1：动
  • P5_3：小蓝灯，0：灭，1：亮
  • P2_7：1 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P2_6：2 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P1_5：3 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P1_4：4 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P2_3：5 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P2_2：6 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P2_1：7 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P2_0：8 号 LED 灯，0：亮，1：灭
  • P5_1：1 号按键，0：按下，1：弹起
  • P5_2：2 号按键，0：按下，1：弹起
  • P5_3：3 号按键，0：按下，1：弹起
  • P5_4：4 号按键，0：按下，1：弹起
  • P3_4：矩阵键盘第 1 行引脚
  • P3_5：矩阵键盘第 2 行引脚
  • P4_0：矩阵键盘第 3 行引脚
  • P4_1：矩阵键盘第 4 行引脚
  • P0_3：矩阵键盘第 1 列引脚
  • P0_6：矩阵键盘第 2 列引脚
  • P0_7：矩阵键盘第 3 列引脚
  • P1_7：矩阵键盘第 4 列引脚

位运算

对位运算进行小结

分析：设 n 为二进制数值的某一个位，在 8 位寄存器中，从高到低依次是：7654 3210

如果希望通过一个变量的二进制位置来作为按钮是否按下的标志位，

uint8 pressed = 0x00;
// 变量 pressed 的低四位表示按键的按下状态, 0 表示未按下, 1表示已按下
/  7  6  5  4     3  2  1  0          --> n 的取值
// 0  0  0  0     0  0  0  0          --> 二进制值
//               K4 K3 K2 K1          --> 针对按钮

若需要检测 n = 0 所在的位置的值是零还是壹，可以将 pressed 取反后与 0x01 进行与运算，如下所示

Let's say pressed is 0000 1010~pressed is 1111 01010x01 is 0000 0001 &The result is 0000 0001Let's say pressed is 0000 1011~pressed is 1111 01000x01 is 0000 0001 &The result is 0000 0000

若需要检测 n = 1 所在的位置的值是零还是壹，可以将 pressed 取反后与 0x02 进行与运算，如下所示

Let's say pressed is 0000 1000~pressed is 1111 01110x02 is 0000 0010 &The result is 0000 0010Let's say pressed is 0000 1011~pressed is 1111 01000x01 is 0000 0010 &The result is 0000 0000

类推：

  • 若检测第 1 位的值，即 n=0，将 pressed 取反后与 0x01 进行与运算
    • 若运算结果为 0x01， 则判定该位的值为 0
    • 若运算结果为 0x00， 则判定该位的值为 1
  • 若检测第 2 位的值，即 n=1，将 pressed 取反后与 0x02 进行与运算
    • 若运算结果为 0x02， 则判定该位的值为 0
    • 若运算结果为 0x00， 则判定该位的值为 1
  • 若检测第 3 位的值，即 n=2，将 pressed 取反后与 0x04 进行与运算
    • 若运算结果为 0x04， 则判定该位的值为 0
    • 若运算结果为 0x00， 则判定该位的值为 1
  • 若检测第 4 位的值，即 n=3，将 pressed 取反后与 0x08 进行与运算
    • 若运算结果为 0x08， 则判定该位的值为 0
    • 若运算结果为 0x00， 则判定该位的值为 1

不难发现，进行与运算的对象和 n 是有一定的关系的：

1<<0=0x1
1<<1=0x2
1<<2=0x4
1<<3=0x8
1<<4=0x10
1<<5=0x20
1<<6=0x40
1<<7=0x80

综上所述，总结如下：

设 n 为二进制数值的某一个位，在 8 位寄存器中，从高到低依次是：7654 3210

希望通过一个变量 pressed 的二进制位置来作为按钮是否按下的标志位，有如下结论：

若检测 n 位置的的值，将 pressed 取反后与 1<<n 进行& 运算

  • 若运算结果为 1<<n， 则判定该位的值为 0
  • 若运算结果为 0x00， 则判定该位的值为 1

实例

下面是一段来自天问编程工具中的代码。

针对的是开发板上的四个独立按键，它们对应的四个引脚分别是：P5_1、P5_2、P5_3 和 P5_4。

需求是，当按下按键后，向串口发送信息，报告此时按键的状态，并用一个标志位来记录其按下的状态。

#include <STC8HX.h>
uint32 sys_clk = 24000000;//设置PWM、定时器、串口、EEPROM频率参数
#include "lib/twen_board.h"
#include "lib/delay.h"
#include "lib/UART.h"
#include <stdio.h>#define K1 P5_1
#define K2 P5_2
#define K3 P5_3
#define K4 P5_4uint8 pressed = 0x00;
// 变量 pressed 的低四位表示按键的按下状态, 0 表示未按下, 1表示已按下
// 0  0  0  0     0  0  0  0
//               K4 K3 K2 K1void setup() {twen_board_init(); //天问51初始化uart_init(UART_1, UART1_RX_P30, UART1_TX_P31, 115200, TIM_1);//初始化串口P5M1&=~0x02; P5M0&=~0x02; // P5_1 设置为双向IOP5M1&=~0x04; P5M0&=~0x04; // P5_2 设置为双向IOP5M1&=~0x08; P5M0&=~0x08; // P5_3 设置为双向IOP5M1&=~0x80; P5M0&=~0x80; // P5_4 设置为双向IO
}void loop() {// 0000 0001if(K1 == 0 && ((0x01 & ~pressed) == 0x01)) {pressed|=0x01;uart_putstr(UART_1, "Key1 按下");} else if(K1 == 1 && ((0x01 &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~0x01;uart_putstr(UART_1, "Key1 弹起");}// 0000 0010if(K2 == 0 && ((0x02 & ~pressed) == 0x02)) {pressed|=0x02;uart_putstr(UART_1, "Key2 按下");} else if(K2 == 1 && ((0x02 &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~0x02;uart_putstr(UART_1, "Key2 弹起");}// 0000 0100if(K3 == 0 && ((0x04 & ~pressed) == 0x04)) {pressed|=0x04;uart_putstr(UART_1, "Key3 按下");} else if(K3 == 1 && ((0x04 &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~0x04;uart_putstr(UART_1, "Key3 弹起");}// 0000 1000if(K4 == 0 && ((0x08 & ~pressed) == 0x08)) {pressed|=0x08;uart_putstr(UART_1, "Key4 按下");} else if(K4 == 1 && ((0x08 &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~0x08;uart_putstr(UART_1, "Key4 弹起");}delay(200);
}void main(void) {setup();while(1){loop();}
}

运用下刚刚推导的结论，拿案例中的第三个按钮的判断语句来修改，如下所示：

if(K3 == 0 && (((1<<2) & ~pressed) == (1<<2))) {pressed|=(1<<2);uart_putstr(UART_1, "Key3 按下");
} else if(K3 == 1 && (((1<<2) &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~(1<<2);uart_putstr(UART_1, "Key3 弹起");
}

进一步改进，声明一个 8 位的变量 flag 来存储位移运算的结果。所以 loop 函数改造如下：


uint8 flag = 0x00;// 用来临时存储位移运算结果void loop() {// 0000 0001flag = 1<<0;if(K1 == 0 && ((flag & ~pressed) == flag)) {pressed|=flag;uart_putstr(UART_1, "Key1 按下");} else if(K1 == 1 && ((flag &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~flag;uart_putstr(UART_1, "Key1 弹起");}// 0000 0010flag = 1<<1;if(K2 == 0 && ((flag & ~pressed) == flag)) {pressed|=flag;uart_putstr(UART_1, "Key2 按下");} else if(K2 == 1 && ((flag &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~flag;uart_putstr(UART_1, "Key2 弹起");}// 0000 0100flag = 1<<2;if(K3 == 0 && ((flag & ~pressed) == flag)) {pressed|=flag;uart_putstr(UART_1, "Key3 按下");} else if(K3 == 1 && ((0x04 &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~flag;uart_putstr(UART_1, "Key3 弹起");}// 0000 1000flag = 1<<3;if(K4 == 0 && ((flag & ~pressed) == flag)) {pressed|=flag;uart_putstr(UART_1, "Key4 按下");} else if(K4 == 1 && ((flag &~ pressed) == 0x00)) {pressed&=~flag;uart_putstr(UART_1, "Key4 弹起");}delay(200);
}

其实，该案例如果能用循环将 四个 开关置入循环体来指代，会使得代码简化非常多。这个问题先搁置，等待后续学习。

最后，附加四个位运算的公式：

uint8 variable = 0x00;
uint8 n = 1;
// 将第 n 位置为 1
variable = variable | (1 << n);
// 将第 n 位置为 0
variable = variable & ~(1 << n);
// 将第 n 位置取反
variable = variable ^ (1 << n);
// 取出第 n 位的值
variable = (variable & (1 << n)) >> n;

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