下文將介紹 AND （&） Bitwise 邏輯并闡明博文《直接端口的操作案例》中介紹的概念。在該示例中，通過(guò)多個(gè)按鈕和電位計(jì)控制器來(lái)操作由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的攝像頭滑塊。所選的微控制器在許多端口上都分布了有限的 I/O，這是通過(guò)將 I/O 匯編成單一數(shù)字值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

概覽

在軟件中評(píng)估開(kāi)關(guān)輸入時(shí)，常常從有用的 if/then 語(yǔ)句開(kāi)始。這對(duì)于獨(dú)立輸入可能很有用，但對(duì)于多個(gè)交互式輸入來(lái)說(shuō)則不然。用 if/then 語(yǔ)句涵蓋所有的按鈕組合，可能會(huì)產(chǎn)生數(shù)百行代碼和每周期中大量的執(zhí)行任務(wù)。實(shí)施 Bitwise 邏輯可以最大限度地減少代碼，提高周期速度。

項(xiàng)目參數(shù)

攝像頭滑塊項(xiàng)目涉及五個(gè)瞬時(shí)接觸 SPST 開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)用于在滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作過(guò)程中選擇方向和速度。將輸入轉(zhuǎn)換為 SPEED/ENABLE/DIRECTION 輸出。開(kāi)關(guān)按壓操作與多開(kāi)關(guān)按壓識(shí)別功能同時(shí)在軟件中鎖定。

AND Bitwise 運(yùn)算符

攝像頭滑塊的主要位運(yùn)算符是 AND。該運(yùn)算器使用 C 語(yǔ)言編程中的安培 （&） 符號(hào)，使用圖 1 中的真值表。

圖 1：AND Biwise 運(yùn)算符的真值表及示例。（圖片來(lái)源：Don Johanneck）

I/O 組合

為了確立一個(gè)能代表所有開(kāi)關(guān)的單值，把位移至所需的位置，進(jìn)行相加并使用 AND 運(yùn)算符進(jìn)行比較（見(jiàn)圖 2）。另一個(gè)代表極限傳感器當(dāng)前狀態(tài)的值與開(kāi)關(guān)按壓值進(jìn)行比較，以便在達(dá)到極限時(shí)取消輸出。

圖 2：攝像頭滑塊開(kāi)關(guān)的配置，位的編譯以及 AND 運(yùn)算符的使用。（圖片來(lái)源：Don Johanneck）

在這種情況下，如果按下任何一個(gè)按鈕或按鈕組合，則 buttonValues 不等于零，并在軟件中通過(guò) limitValue 和查找表進(jìn)行操作，以確定輸出，這與前面提到的直接端口操作博文中描述的方法完全相同。

編程

該程序使用由經(jīng)過(guò)處理的輸入值索引而成的輸出值表。程序員可以通過(guò)改變表數(shù)值來(lái)確定按任何組合的按鈕所產(chǎn)生的動(dòng)作，這樣就不需要改變程序結(jié)構(gòu)，否則結(jié)構(gòu)更改可能是令人望而生畏的。在該示例中，圖 3 中的表值代表了單個(gè)、多個(gè)和對(duì)立的按鈕動(dòng)作，不需要單獨(dú) IF 語(yǔ)句（圖 4）。

圖 3：由輸入值索引而成的唯一輸出值表。

圖 4：主代碼；讀取數(shù)值和確定輸出。

電機(jī)控制是通過(guò)一個(gè)用來(lái)確定步進(jìn)頻率的定時(shí)器中斷服務(wù)例程以及一種“跳躍”方法實(shí)現(xiàn)的，這種方法通過(guò)僅在 stepGo 變量等于或大于 stepFreq 變量時(shí)設(shè)置電機(jī)控制板上的 STEP 引腳來(lái)簡(jiǎn)化速度控制（圖 5）。較低的電位器值使該例程跳過(guò)了更多的 STEP。

圖 5：電機(jī)控制的中斷服務(wù)例程。

結(jié)論：

使用諸如 AND （&） 這樣的位運(yùn)算符可以簡(jiǎn)化代碼，并大大減少解析數(shù)字輸入所需的 IF 語(yǔ)句的數(shù)量。輸出表的建立簡(jiǎn)單而靈活。使用更多的輸出位可以快速擴(kuò)展輸出表，提供更多的輸出選擇。每一個(gè)增加的輸出位都需要在主代碼中增加一個(gè)（或幾個(gè)）處理程序。一旦輸出表建立，該表就會(huì)在每個(gè)周期內(nèi)只使用一次，而由主代碼完成繁重的工作。中斷服務(wù)例程在后臺(tái)穩(wěn)定地運(yùn)行，更新電機(jī)控制器的 STEP 引腳，但在主代碼切換電機(jī)控制器的使能 （ENN） 引腳之前，不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。