我正在研究一个代表微控制器（STM32）的一组硬件引脚的类。选定的引脚在端口上可能不连续，但假定它们是有序的。例如，如果PortSegment创建此对象来表示 PA2、PA3 和 PA6 引脚，我希望能够进行类似的分配segment = 0b101u，设置 PA2 和 PA6 并重置 PA3。
目前我还没有为不连续的引脚实现ctor 。当前一个只允许表示像 PA2、P3 和 PA4 这样的连续引脚。但是，将压缩位（如上例）映射0b101u到实际硬件位的逻辑是针对不连续情况实现的。
我认为像这样的分配segment = 0b101u主要可以在编译时计算，并且只有BSRR在运行时使用预先计算的值加载实际的硬件寄存器（对于 STM32，它处理硬件引脚的原子设置和重置）。不幸的是，这不是发生的情况，要加载的值BSRR也是在运行时计算的。
这是我正在测试的代码的稍微简化和半生不熟的版本。端口选择（GPIOA、GPIOB 等）代码被省略。
#include <cstdint>
volatile uint32_t BSRR {0}; // Assume it's a HW register for atomic pin access.
class PortSegment {
public:
constexpr PortSegment(uint8_t start, uint8_t end)
: selection{calculateSelection(start, end)} {}
uint16_t operator=(uint16_t setVal) const;
// operator uint16_t() const; // to be implemented later
private:
static constexpr uint16_t calculateSelection(uint8_t start, uint8_t end);
static constexpr uint16_t mapBits(uint16_t val, uint16_t selection);
uint16_t selection; // Table of used bits in the port
};
// Used in ctor
constexpr uint16_t PortSegment::calculateSelection(uint8_t start, uint8_t end)
{
uint16_t result {0};
for (unsigned i = start; i <= end; ++i) result |= (1u << i);
return result;
}
// static function
constexpr uint16_t PortSegment::mapBits(uint16_t val, uint16_t selection)
{
uint16_t result {0};
for (unsigned i = 0; i < 16; ++i) {
if (selection & 1u) {
if (val & (1u << i)) {
result |= (1u << i);
}
}
else {
val <<= 1;
}
selection >>= 1;
}
return result;
}
inline uint16_t PortSegment::operator=(uint16_t setVal) const
{
uint32_t mapped {mapBits(setVal, selection)};
BSRR = ((~mapped << 16) | mapped)
& ((static_cast<uint32_t>(selection) << 16) | selection);
return setVal;
}
int main()
{
constexpr PortSegment segment {2,5}; // Use port pins 2,3,4,5
segment = 0b1010u;
}
selection成员变量表示端口中使用的引脚。例如，0b111100表示使用 PA2、PA3、PA4、PA5。问题是，mapBits()函数在编译时没有被评估。我也尝试使它成为非静态成员函数，但没有任何改变。按照我的逻辑，当类的segment对象被PortSegment创建时，编译时一切都已经知道了，要加载的值BSRR也可以知道。但似乎我错过了一些东西。
我发现的另一个奇怪的事情是，如果我selection >>= 1;将mapBits()函数更改为selection <<= 1;（这对算法没有意义），mapBits()可以计算编译时间。
这是Godbolt 中的代码。