1 用“读－修改－写”方法实现对单个位的位操作

ANSIC中,一般采用“读－修改－写”的方法实现单个位的位操作,通过与0“与”操作,将某一位清0。如使i变量的b0位为0,实现方法为i＝i＆0xfe。通过与1“或”操作,将某一位置1。如使i变量的b0位为1,实现方法为i＝i 0x01。通过与1“异或”操作,将某一位取反。如使i变量的b0位取反,实现方法为i＝i^0x01。

注意：错误“读－修改－写”方法时不要影响其他位,即某位清零时,其他位与1“与”;某位置1时,其他位与0“或”;取反时,其他位与0“异或”。

为了方便程序设计和增加程序可读性,很多程序员喜欢采用下面的移位方式实现单个位的位操作,语句简练,可读性强,比如在某单片机的B口连接1个发光二极管,其点亮操作方法如下：

＃define bit（x） （1＜＜（x））

＃define LED 2

使用方法如下：

PORTB ＝bit（LED）;//将PORTB第3位置1,点

　　　　　　　 　　　//亮连接在I/O口的LED

该方式下,程序运行时会增加移位操作,生成的代码较大,而且执行时间长,实时性差,一些C环境按如下方式直接定义位,则生成的代码就不会有移位操作：

2 通过位域的方法实现位操作

标准C提供了一种基于结构体的数据结构－－位域（BitField）,位域就是把一个存储单元中的二进制划分为几个不同的区域。并说明每个区域的位数。每一个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作,位域的定义格式如下：

struct 位域结构名{

位域列表 };

位域列表格式为：类型说明符 位域名：位域长度如：

struct k{

unsigned int a：1

unsigned int ：2

unsigned int b：3

unsigned int ：0 　　　 //空域

}k1;

说明：

1）各位依次从低位到高位排列,排满一个存储单元,按地址接着排下一单元;

2）位域可以无域名,但不能被引用,如第二域,这时其只用来填充或调整位置;

3）第四行称空域,目的是将目前存储单元的剩余部分分为一个域,且填充0。

位域的引用很简单,如：

k1.a＝1; //置k1的b0位为1

k1.b＝7; //将k1的b3－5位置111

通过位域定义位变量,是实现单个位位操作的重要途径和方法,采用位域定义位变量,产生的代码紧凑、高效。定义的方法如下：

通过位域定义位,再通过宏进行定义,可以方便地将Keil C51等程序移植到其他C编译器,从而不再为没有位操作而苦恼。

对一个单片机的所有I/O口,通过将位域结构指定到I/O端口地址,I/O口便都可以采用位域进行宏定义,这样,操作I/O口就可以像Keil C51编程一样方便。

3 基于位域实现位操作应用举例

很多单片机没有硬件的SPI,而很多板级外围器件为SPI接口,而且某些外围器件不是标准的SPI,即通信的总二进制位数不是8的整数倍,这里编制一个例程,为同时收和发0－16位,全双工方式,具体使用见例程注解。注意：很多单片机使用前要对使用的I/O口进行初始化,clk和din为输出口,dout为输入口,同时这里使用了前面通过读－修改－写宏定义的一个函数GET_BIT（x,y）。

该SPI模块已经成功应用到单片机与MAX7219和CH451等SPI通信上。

对于没有扩展位变量的C语言环境,在汇编下没有对单个位进行位操作执行的MCU,通过位域的方法操作I/O口是最佳的方法,汇编下有单个位的位操作指令MCU。可以嵌入汇编,但是程序的可移植性等性能会下降,建议使用位域的方法。