如何使用掩码获取几位的值

Question

我正在开发一个 MCU，其中每个 GPIO 端口都有 16 个引脚。我有一个中断路由，我需要在其中查看引脚 14、13 和 12 的输入数据寄存器是高电平还是低电平。我创建了这个简单的测试场景，看看我是否可以读取特定的引脚并将其存储在 uint8_t 变量中：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

#define GPIO_PIN_0                 ((uint16_t)0x0001)  /* Pin 0 selected    */
#define GPIO_PIN_1                 ((uint16_t)0x0002)  /* Pin 1 selected    */
#define GPIO_PIN_2                 ((uint16_t)0x0004)  /* Pin 2 selected    */
#define GPIO_PIN_3                 ((uint16_t)0x0008)  /* Pin 3 selected    */
#define GPIO_PIN_4                 ((uint16_t)0x0010)  /* Pin 4 selected    */
#define GPIO_PIN_5                 ((uint16_t)0x0020)  /* Pin 5 selected    */
#define GPIO_PIN_6                 ((uint16_t)0x0040)  /* Pin 6 selected    */
#define GPIO_PIN_7                 ((uint16_t)0x0080)  /* Pin 7 selected    */
#define GPIO_PIN_8                 ((uint16_t)0x0100)  /* Pin 8 selected    */
#define GPIO_PIN_9                 ((uint16_t)0x0200)  /* Pin 9 selected    */
#define GPIO_PIN_10                ((uint16_t)0x0400)  /* Pin 10 selected   */
#define GPIO_PIN_11                ((uint16_t)0x0800)  /* Pin 11 selected   */
#define GPIO_PIN_12                ((uint16_t)0x1000)  /* Pin 12 selected   */
#define GPIO_PIN_13                ((uint16_t)0x2000)  /* Pin 13 selected   */
#define GPIO_PIN_14                ((uint16_t)0x4000)  /* Pin 14 selected   */
#define GPIO_PIN_15                ((uint16_t)0x8000)  /* Pin 15 selected   */
#define GPIO_PIN_All               ((uint16_t)0xFFFF)  /* All pins selected */

int main() {

    uint32_t maskWithOR     = GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_12;
    uint32_t maskInBinary   = 0b00000000000000000111000000000000;

    uint32_t data[8] = {
        //.................XXX............
        0b10010000100011110000000011111111, //0 = 000
        0b10010000100011110001000011111111, //1 = 001
        0b10010000100011110010000011111111, //2 = 010
        0b10010000100011110011000011111111, //3 = 011
        0b10010000100011110100000011111111, //4 = 100
        0b10010000100011110101000011111111, //5 = 101
        0b10010000100011110110000011111111, //6 = 110
        0b10010000100011110111000011111111, //7 = 111               
    };

    printf("maskWithOR = 0x%x\r\n", maskWithOR);
    printf("maskInBinary = 0x%x\r\n", maskInBinary);

    printf("\r\nOR MASK:\r\n");
    for(int i = 0; i < 8; i++) {
        uint8_t result = data[i] & maskWithOR;
        printf("result[%d] = %d\r\n", i, result);
    }

    printf("\r\nBINARY MASK:\r\n");
    for(int i = 0; i < 8; i++) {
        uint8_t result = data[i] & maskInBinary;
        printf("result[%d] = %d\r\n", i, result);
    }

    return 0;
}

这是我的测试程序的输出：

maskWithOR = 0x7000
maskInBinary = 0x7000

OR MASK:
result[0] = 0
result[1] = 0
result[2] = 0
result[3] = 0
result[4] = 0
result[5] = 0
result[6] = 0
result[7] = 0

BINARY MASK:
result[0] = 0
result[1] = 0
result[2] = 0
result[3] = 0
result[4] = 0
result[5] = 0
result[6] = 0
result[7] = 0

我做错了什么？

Answer 1

您正在将 32 位运算的结果存储在 8 位变量中：

uint8_t result = data[i] & maskWithOR;

此操作的结果是值被截断，只剩下原始结果的最后八位。由于您感兴趣的所有三位都在位 12 以上，因此您得到的结果始终为零。

如果您必须将结果放入八位，请将 data[i] & maskWithOR 的值移动最低位的索引，即移动 12。

Answer 2

您不能将 AND 结果存储为 8 位整数...

您可以尝试像这样强制一个布尔结果（1 或 0）：

uint8_t result = (data[i] & maskWithOR)>0;

在从 0 - 7 查看所需的输出值后，您可以强制将 32 位无符号数移位...向右移动 12 位，然后仅使用适合 8 位整数的位进行掩码确保您获得 8 位结果

uint8_t result = ((data[i] & maskWithOR)>>12) & 255;

尽管 255 掩码有点多余...您可以这样做并且可能会侥幸成功...

uint8_t result = (data[i] & maskWithOR)>>12;

但是正如@chux 提到的那样，AND 与 255 结合将消除或抑制因将结果从 uint32_t 缩小到 uint8_t

而产生的警告

如何使用掩码获取几位的值

How to get value of few bits using a mask

c

bit-manipulation

bitwise-operators