~ (按位取反)
- Bitwise AND (&), Bitwise OR (|), Bitwise XOR (^)
按位与(&)
按位操作符对变量进行位级别的计算。它们能解决很多常见的编程问题。下面的材料大多来自这个非常棒的按位运算指导。
说明和语法
下面是所有的运算符的说明和语法。进一步的详细资料,可参考教程。
按位与(&)
位操作符与在C + +中是一个&符,用在两个整型变量之间。按位与运算符对两侧的变量的每一位都进行运算,规则是:如果两个运算元都是1,则结果为1,否则输出0.另一种表达方式:
0 0 1 1 运算元1 0 1 0 1 运算元2
0 0 0 1(运算元1&运算元2)-返回结果 在Arduino中,int类型为16位,所以在两个int表达式之间使用&会进行16个并行按位与计算。代码片段就像这样:
int a = 92; //二进制: 0000000001011100 int b = 101; // 二进制: 0000000001100101 int c = a & b; // 结果: 0000000001000100, 或10进制的68
a和b的16位每位都进行按位与计算,计算结果存在c中,二进制结果是01000100,十进制结果是68.
按位与最常见的作用是从整型变量中选取特定的位,也就是屏蔽。见下方的例子。
按位或(|)
按位或操作符在C++中是|。和&操作符类似,|操作符对两个变量的为一位都进行运算,只是运算规则不同。按位或规则:只要两个位有一个为1则结果为1,否则为0。换句话说:
0 0 1 1 运算元1 0 1 0 1 运算元2
0 1 1 1(运算元1 | 运算元2) - 返回的结果 这里是一个按位或运算在C + +代码片段:
int a = 92; // 二进制: 0000000001011100 int b = 101; //二进制: 0000000001100101 int c = a | b; // 结果: 0000000001111101, 或十进制的125
示例程序
按位与和按位或运算常用于端口的读取-修改-写入。在微控制器中,一个端口是一个8位数字,它用于表示引脚状态。对端口进行写入能同时操作所有引脚。
PORTD是一个内置的常数,是指0,1,2,3,4,5,6,7数字引脚的输出状态。如果某一位为1,着对应管脚为HIGH。(此引脚需要先用pinMode()命令设置为输出)因此如果我们这样写,PORTD=B00110001;则引脚2、3、7状态为HIGH。这里有个小陷阱,我们可能同时更改了引脚0、1的状态,引脚0、1是Arduino串行通信端口,因此我们可能会干扰通信。
我们的算法的程序是:
读取PORT并用按位与清除我们想要控制的引脚
用按位或对PORTD和新的值进行运算
int i; // 计数器 int j; void setup() DDRD = DDRD | B11111100; //设置引脚2~7的方向,0、1脚不变(xx|00==xx) //效果和pinMode(pin,OUTPUT)设置2~7脚为输出一样 serial.begin(9600); } void loop () { for (i=0; i<64; i++){ PORTD = PORTD & B00000011; // 清除2~7位,0、1保持不变(xx & 11 == xx) j = (i << 2); //将变量左移为·2~7脚,避免0、1脚 PORTD = PORTD | j; //将新状态和原端口状态结合以控制LED脚 Serial.println(PORTD, BIN); // 输出掩盖以便调试 delay(100); } }
按位异或(^)
C++中有一个不常见的操作符叫按位异或,也叫做XOR(通常读作”eks-or“)。按位异或操作符用‘^'表示。此操作符和按位或(|)很相似,区别是如果两个位都为1则结果为0:
0 0 1 1 运算元1 0 1 0 1 运算元2
0 1 1 0(运算元1 ^运算元2) - 返回的结果 按位异或的另一种解释是如果两个位值相同则结果为0,否则为1。
下面是一个简单的代码示例:
int x = 12; // 二进制: 1100 int y = 10; // 二进制: 1010 int z = x ^ y; // 二进制: 0110, 或十进制 6 // Blink_Pin_5 //演示“异或” void setup(){ DDRD = DDRD | B00100000; //设置数字脚5设置为输出 serial.begin(9600); } void loop () { PORTD = PORTD ^ B00100000; // 反转第5位(数字脚5),其他保持不变 delay(100); }