C 用于嵌入式开发的引脚掩码约定

对于嵌入式C应用程序，我始终使用以下约定来定义GPIO引脚掩码：

“传统”示例：带有32位GPIO端口的32位CPU

#define PIN(x) (1u << (x##_PIN_NUM))
...
#define LED_CTRL_PIN_NUM (5)
...
void gpio_set(uint16_t pin_mask) {
    GPIO_OUT |= pin_mask;
}
...
//turn the led on
gpio_set(PIN(LED_CTRL));

在GPIO输出寄存器中断言位5以打开led

#define BIT5 (1u << 5)      //or maybe even just hardcode as 0x20
...
#define PIN_LED_CTRL (BIT5) //LED_CTRL is Pin #5
...
void gpio_set(uint16_t pin_mask) {
    GPIO_OUT |= pin_mask;
}
...
//turn the led on
gpio_set(PIN_LED_CTRL);

---

#使用第一种方法定义位5（1u），编译器将解释最后一行，如下所示：

gpio_set(((1u << 5)));

gpio_set((1u << ((5)));

它仍然具有同样多的语法意义，但需要更多的行才能写入…
假设在“Alternative”示例中输入错误（在最后一行中，您指定了未定义的“LED\U CTRL”…我假设您指的是“LED\U CTRL\U PIN\NUM”），那么我相信这两个示例将生成相同的机器代码。因此，在这两个选择之间……这只是风格偏好的问题。（第二个示例中的##只是一个嵌入注释。）

就我个人而言，我会使用完全不同的方法。我会使用内置的位字段构造来修改位字段，这样编译器就可以决定最有效的方法。示例如下：

struct {
    unsigned int :4, LED_CTRL:1, :27;
} GPIO_OUT;
...
GPIO_OUT.LED_CTRL = 1;

请注意“：4”和“：27”表示寄存器中的其他位……您可能希望映射整个I/O寄存器，而不仅仅是其中的一位。
位字段：SGeorgiades在上面给出一个答案，这是一项风险业务*

如果您使用C位字段来定义管脚，请非常小心


位字段“类型”依赖于实现（需要引号；int/uint）
默认情况下，字段不是按位连续的，并提升为依赖于impl的大小
跨越int bitsize边界的位域在位域映射中将不连续！（需要引用）

对于GCC/C11，我将使用以下位字段语法（如果我使用它）

注释


通过将pin位置的概念合并到struct中，您不能与其他用户共享它
gpio中的寄存器（即可能是DIR、in、INT_EN、IFG等）

我将举一个x86反汇编的例子来说明这里提到的tmrw。它们非常依赖于实现和编译器配置


*如果我错了，请纠正我。
两种方法几乎相同，只是风格不同，但问题相同

通常情况下，pin不仅仅由位号定义，您还需要知道端口

因此，在更改端口时，不仅需要修改定义，还需要修改代码

#define PIN_LED_CTRL (BIT5) //LED_CTRL is Pin #5
...
void gpio_set_port2(uint16_t pin_mask) {
    GPIO2_OUT |= pin_mask;
}
...
//turn the led on
gpio_set_port2(PIN_LED_CTRL);

我更喜欢只定义一次pin，所有不同的依赖项都是通过宏或函数构建的

#define HW_SPI_CLOCK    2,5    // uses port2,bit5
#define HW_RESET_EXT    4,3    // uses port4,bit3

然后我使用一些宏来定义get端口方向、pushPull和其他寄存器。

这些宏几乎不依赖于平台和工具链

/**
 * Generic GH-Macros
 */
#define PASTE2(a,b)       a##b
#define PASTE3(a,b,c)     a##b##c
#define __PASTE3(a,b,c)     PASTE3(a,b,c)
#define PASTE4(a,b,c,d)   a##b##c##d
#define PASTE6(a,b,c,d,e,f)     a##b##c##d##e##f
#define __PASTE6(a,b,c,d,e,f)     PASTE6(a,b,c,d,e,f)

#define GH_PORT(port,pin)       port
#define GH_PIN(port,pin)       pin
#define GPIO_PIN(gh)      __PASTE6(FIO,GH_PORT(gh),PIN_bit.P,GH_PORT(gh),_,GH_PIN(gh))
#define GPIO_DIR(gh)      __PASTE6(FIO,GH_PORT(gh),DIR_bit.P,GH_PORT(gh),_,GH_PIN(gh))

我知道TI使用的是“传统”方法。如果我没记错的话，Atmel&Microchip也会这样做。*修复了引脚（x）定义中的括号计数。引脚（x）上的捕捉良好妄想症；我确实错过了一个。修复了它。在这里不征求意见；我有我的，我确实喜欢它。这里的目标是理解“alt”背后的原因，因为原始开发人员不再可用。也许是在其他地方使用#；例如，在某种数组索引中。@justinmreina我不知道这个电气工程stuff（我认为这就是全部内容），但如果有指定管脚编号的管脚，那么第二种方法可以产生更自然的语法。我将在10分钟内编辑我的答案，进一步解释这一点……期待：）我认为您的编辑#2只是“同时使用”了alt和traditional。但是我确实喜欢你在PIN（x）中给出的简化（1u位域绝对是一个选项！虽然在嵌入式编译器的某些情况下，当您只需要AND/OR/XOR时，位域会导致读取/修改/写入。超级烦人！因此我使用更简单的_set/_clr/_XOR宏。请确保使用压缩，并在此处声明大小！此处不可移植代码；如果我是正确的话。@justinmreina-原始代码h）ere已经在读修改写了，所以我想那是cool@justinmreina-是的，打包是一个很好的建议…如果这是我的代码，我一定会定义一个int32类型，只是为了澄清一下…虽然当您写入硬件寄存器时，可移植性并不是一个真正的问题…其他处理器会发生这种情况的可能性有多大有完全相同的寄存器吗？关于实现依赖性，我完全同意你的第一点。你的第二点似乎也是正确的…建议谨慎，并在开始时进行一些实验以确保行为符合你的预期。你的第三点肯定是正确的…必须小心位字段！这是没错……但鉴于这是一个基于微控制器的嵌入式系统，我相信值得研究比特域的使用情况，因为它们可以产生更高效的代码。比特域可能有点痛苦，但根据我的经验，它们非常值得！我真的很喜欢这个解决方案！我会标记为“答案”，但当然是为了这篇文章没有真正的“答案”。不过这很有帮助。。
struct {
    unsigned int :4, LED_CTRL:1, :27;
} GPIO_OUT;
...
GPIO_OUT.LED_CTRL = 1;

struct gpio_out {
    int b0        : 1;
    int led_ctrl  : 1;
    ....
    int b30       : 1;
    int b31       : 1;
} __attribute__((packed));

#define PIN_LED_CTRL (BIT5) //LED_CTRL is Pin #5
...
void gpio_set_port2(uint16_t pin_mask) {
    GPIO2_OUT |= pin_mask;
}
...
//turn the led on
gpio_set_port2(PIN_LED_CTRL);

#define HW_SPI_CLOCK    2,5    // uses port2,bit5
#define HW_RESET_EXT    4,3    // uses port4,bit3

/**
 * Generic GH-Macros
 */
#define PASTE2(a,b)       a##b
#define PASTE3(a,b,c)     a##b##c
#define __PASTE3(a,b,c)     PASTE3(a,b,c)
#define PASTE4(a,b,c,d)   a##b##c##d
#define PASTE6(a,b,c,d,e,f)     a##b##c##d##e##f
#define __PASTE6(a,b,c,d,e,f)     PASTE6(a,b,c,d,e,f)

#define GH_PORT(port,pin)       port
#define GH_PIN(port,pin)       pin
#define GPIO_PIN(gh)      __PASTE6(FIO,GH_PORT(gh),PIN_bit.P,GH_PORT(gh),_,GH_PIN(gh))
#define GPIO_DIR(gh)      __PASTE6(FIO,GH_PORT(gh),DIR_bit.P,GH_PORT(gh),_,GH_PIN(gh))