上位机知识篇---与、或、移位操作（、|、＞＞＜＜）

前言

本文仅仅简单介绍了&（与操作）、|（或操作）、<<>>（左移与右移操作），以及在DS18B20与AT24C02中的示例代码。

第一部分：与操作（&）

简介

与操作是一种位运算，用于逐位比较两个操作数。只有当两个操作数的对应位都为 1 时，结果的对应位才为 1，否则为 0。

语法

result = operand1 & operand2;

示例

uchar a = 0b11001100;
uchar b = 0b10101010;
uchar result = a & b;  // result = 0b10001000

在代码中的应用

1.提取某一位

通过与操作可以提取某一位的值。

例如，提取 byte 的最低位：
uchar bit = byte & 0x01; // 提取最低位

2.屏蔽某些位（清零）

通过与操作可以将某些位清零。

例如，清零 byte 的高 4 位：
byte = byte & 0x0F; // 清零高 4 位

3.判断某一位是否为 1

通过与操作可以判断某一位是否为 1。

例如，判断 byte 的第 3 位是否为 1：
if (byte & 0x04) {
// 第 3 位为 1
}

在 DS18B20 和 AT24C02 代码中的应用

1.DS18B20 代码

DQ = byte & 0x01;  // 提取 byte 的最低位并赋值给 DQ
这里通过与操作提取 byte 的最低位，用于单总线通信中逐位发送数据。

2.AT24C02 代码

if (SDA) byte |= 0x80;  // 如果 SDA 为高电平，将 byte 的最高位设置为 1
这里通过与操作判断 SDA 的状态，并根据状态设置 byte 的最高位。

第二部分：移位操作（<< 和 >>）

移位操作是将二进制数的位向左或向右移动。左移操作（<<）将位向左移动，右移操作（>>）将位向右移动。

语法

1.左移操作

result = operand << n;  // 将 operand 的位向左移动 n 位

2.右移操作

result = operand >> n;  // 将 operand 的位向右移动 n 位

示例

uchar a = 0b00001111;
uchar b = a << 2;  // b = 0b00111100（左移 2 位）
uchar c = a >> 2;  // c = 0b00000011（右移 2 位）

在代码中的应用

1.逐位发送数据

通过左移操作可以逐位发送数据。

例如，发送 byte 的每一位：
for (i = 0; i < 8; i++) {
    bit = (byte >> i) & 0x01;  // 提取第 i 位
    // 发送 bit
}

2.逐位接收数据

通过左移操作可以逐位接收数据并合并为一个字节。

例如，接收 8 位数据：
for (i = 0; i < 8; i++) {
    byte = (byte << 1) | bit;  // 将 bit 合并到 byte 中
}

3.合并数据

通过移位操作可以将多个字节合并为一个更大的数据。

例如，将两个 8 位数据合并为一个 16 位数据：
uint data = (highByte << 8) | lowByte;

在 DS18B20 和 AT24C02 代码中的应用

1.DS18B20 代码

byte = (byte << 1) | DQ;  // 将 DQ 的状态合并到 byte 中
这里通过左移操作逐位接收数据，并将接收到的位合并为一个字节。

2.AT24C02 代码

temp = (tempH << 8) | tempL;  // 将高字节和低字节合并为 16 位数据
这里通过左移操作将两个 8 位数据合并为一个 16 位数据。

综合示例

以下是一个综合示例，展示如何通过 与操作 和 移位操作 实现数据的逐位发送和接收。

示例：逐位发送和接收数据

#include <reg52.h>

sbit DQ = P2^0;  // 单总线数据线

// 发送一个字节
void SendByte(uchar byte) {
    uchar i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        DQ = (byte >> i) & 0x01;  // 提取第 i 位并发送
        Delay(10);  // 延时
    }
}

// 接收一个字节
uchar ReceiveByte() {
    uchar i, byte = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        byte = (byte << 1) | DQ;  // 将接收到的位合并到 byte 中
        Delay(10);  // 延时
    }
    return byte;
}

void main() {
    uchar data = 0x55;  // 要发送的数据
    uchar receivedData;

    SendByte(data);  // 发送数据
    receivedData = ReceiveByte();  // 接收数据

    while (1);
}

总结

1.与操作（&）

1. 用于提取某一位、屏蔽某些位或判断某一位的状态。

2. 在 DS18B20 和 AT24C02 代码中用于逐位发送和接收数据。

2.移位操作（<< 和 >>）

1. 用于逐位发送或接收数据，以及合并数据。

2. 在 DS18B20 和 AT24C02 代码中用于逐位操作和数据处理。

3. 通过合理使用与操作和移位操作，可以实现高效的数据处理和通信功能。

第三部分：或操作（|）

或操作（|）的基本作用

或操作是一种位运算，逐位比较两个操作数，只要某一位为 1，结果对应位即为 1。其核心作用包括：

1.合并数据

合并数据：将多个位或字节组合成一个完整的数据。

2.设置特定位

设置特定位：在不影响其他位的前提下，将某些位设为 1。

3.组合标志位

组合标志位：将多个标志位合并到一个字节中。

语法

result = operand1 | operand2;

示例：
uchar a = 0b11000011;
uchar b = 0b00111100;
uchar result = a | b;  // result = 0b11111111

在 DS18B20 代码中的或操作

在 DS18B20 的温度读取代码中，或操作主要用于 合并高低字节的温度数据。

示例代码片段：

// 从 DS18B20 读取温度数据
tempL = DS18B20_ReadByte();  // 读取温度低字节（例如 0x50）
tempH = DS18B20_ReadByte();  // 读取温度高字节（例如 0x01）
temp = (tempH << 8) | tempL;  // 合并为 16 位数据（0x0150）
分析：
移位操作：tempH << 8 将高字节左移 8 位，得到 0x0100。

或操作：通过 | 将高字节和低字节合并：
0x0100 | 0x50 = 0x0150。

结果：合并后的 16 位数据表示原始温度值。
意义：
DS18B20 的温度数据以 16 位补码形式 存储，需合并高低字节才能正确解析温度值。

在 AT24C02 代码中的或操作

在 AT24C02 的代码中，或操作主要用于 设置设备地址的读/写模式。

示例代码片段：

// AT24C02 的读操作
I2C_Start();
I2C_SendByte(AT24C02_ADDR);     // 发送设备地址（写模式，0xA0）
I2C_WaitAck();
I2C_SendByte(addr);             // 发送内存地址
I2C_WaitAck();
I2C_Start();
I2C_SendByte(AT24C02_ADDR | 0x01);  // 发送设备地址（读模式，0xA1）
I2C_WaitAck();
data = I2C_ReadByte();
分析：
设备地址格式：
AT24C02 的写模式地址为 0xA0（二进制 10100000）。
读模式地址为 0xA1（二进制 10100001）。

或操作的作用：
AT24C02_ADDR | 0x01 将最低位设为 1，实现从写模式切换到读模式。
例如：0xA0 | 0x01 = 0xA1。

意义：
I2C 协议中，设备地址的最低位表示读/写模式：
0：写模式。
1：读模式。
通过或操作动态切换读/写模式。

其他常见应用场景

1：设置寄存器的特定位

在配置寄存器时，或操作用于保留其他位的同时设置某些位。

// 假设控制寄存器 CTRL_REG 的地址为 0x80
// 需要启用中断（设置第 3 位）
CTRL_REG = CTRL_REG | 0x08;  // 0x08 = 0b00001000

2：组合多个标志位

将多个标志位合并到一个字节中。

#define FLAG_A 0x01  // 00000001
#define FLAG_B 0x02  // 00000010
#define FLAG_C 0x04  // 00000100

uchar flags = FLAG_A | FLAG_C;  // flags = 0x05 (00000101)

或操作与移位操作的结合

在嵌入式开发中，或操作常与移位操作结合使用，例如：

示例：合并高低字节

uchar highByte = 0x12;
uchar lowByte = 0x34;
uint combinedData = (highByte << 8) | lowByte;  // combinedData = 0x1234
分析：
highByte << 8 将 0x12 左移 8 位，得到 0x1200。
0x1200 | 0x34 合并后得到 0x1234。

或操作与逻辑或（||）的区别

| 特性 | 或操作（|） | 逻辑或（||） |
| 运算类型 | 位运算 | 逻辑运算 |
| 操作数 | 整数类型（如 uchar） | 布尔类型（0 或非 0） |
| 结果 | 整数 | 布尔值（0 或 1） |
| 示例 | 0xA0 | 0x01 = 0xA1 | (a > 0) || (b < 0) |

总结

或操作（|） 在 DS18B20 和 AT24C02 代码中的核心作用：

1.合并数据

合并数据：如将高低字节温度数据合并为 16 位。

2.设置标定位

设置特定位：如切换 AT24C02 的读/写模式。

典型应用场景

1.设备地址模式切换

设备地址模式切换。

2.寄存器配置

寄存器配置。

3.多标志位组合

多标志位组合。

4.与移位操作结合

与移位操作结合：用于高效处理多字节数据。

通过合理使用或操作，可以简化代码逻辑并提高硬件控制效率。

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了&（与操作）、|（或操作）、<<>>（左移与右移操作），以及在DS18B20与AT24C02中的示例代码。