位掩码操作进阶

以下是位掩码常用操作的详细解释，并附上每种操作的示例代码及注释：

1. 设置位（Set bits）：
   使用位或操作（OR, |）来设置一个或多个特定位。此操作将指定位置1。

   uint8_t register = 0b00001100;  // 初始寄存器值：00001100
   uint8_t mask = 0b00000010;      // 掩码：00000010
   register |= mask;               // 将寄存器的第1位置1
   // 结果：register = 0b00001110
   1
   2
   3
   4

2. 清除位（Clear bits）：
   使用位与操作（AND, &）和掩码的补码（NOT, ~）来清除特定位。此操作将指定位清零。

   uint8_t register = 0b00001110;  // 初始寄存器值：00001110
   uint8_t mask = 0b00000010;      // 掩码：00000010
   register &= ~mask;              // 将寄存器的第1位清0
   // 结果：register = 0b00001100
   1
   2
   3
   4

3. 检查位（Check bits）：
   使用位与操作（AND, &）来检查特定位的状态。此操作用于判断特定位是否为1。

   uint8_t register = 0b00001100;  // 初始寄存器值：00001100
   uint8_t mask = 0b00000100;      // 掩码：00000100
   if ((register & mask) != 0) {
       // 结果：特定位（第2位）为1
   } else {
       // 如果为0，进入此分支
   }
   1
   2
   3
   4
   5
   6
   7

4. 切换位（Toggle bits）：
   使用位异或操作（XOR, ^）来切换特定位的状态。此操作将指定位从0变为1，或从1变为0。

   uint8_t register = 0b00001100;  // 初始寄存器值：00001100
   uint8_t mask = 0b00000100;      // 掩码：00000100
   register ^= mask;               // 切换寄存器的第2位
   // 结果：register = 0b00001000（第2位从1变为0）
   1
   2
   3
   4

5. 提取位（Extract bits）：
   使用位与操作（AND, &）来提取寄存器中特定位的值，然后通过右移操作（>>）获取这些位的值。

   uint8_t register = 0b10101100;  // 初始寄存器值：10101100
   uint8_t mask = 0b00001100;      // 掩码：00001100（提取第2位和第3位）
   uint8_t extractedValue=(register & mask)
   //结果：extractedValue = 0b0001100
   uint8_t extractedValue =extractedValue>>2;  // 提取并右移2位
   // 结果：extractedValue = 0b00000011（提取的位值）
   1
   2
   3
   4
   5
   6

6. 合并位（Merge bits）：
   使用位移操作（<<, >>）来改变位的位置，然后使用位或操作（OR, |）将它们合并到目标寄存器中。

   uint8_t register = 0b00001100;  // 初始寄存器值：00001100
   uint8_t value = 0b00000011;     // 待合并的值：00000011
   uint8_t shift = 4;              // 移动4位
   register |= (value << shift);   // 将value左移4位后合并到寄存器中
   // 结果：register = 0b00111100
   1
   2
   3
   4
   5

7. 创建掩码（Create mask）：
   使用位移操作（<<）来创建一个掩码，其中只有特定位被设置。

   uint8_t bitPosition = 3;          // 目标位位置
   uint8_t mask = 1 << bitPosition;  // 创建掩码：00001000
   // 结果：mask = 0b00001000
   1
   2
   3

8. 位域填充（Bit field fill）：
   使用位掩码和位移操作来填充或清除一个位域（bit field）。

   uint8_t register = 0b11001100;         // 初始寄存器值：11001100
   uint8_t fieldMask = 0b00001111;        // 位域掩码：00001111
   uint8_t value = 0b00000010;            // 新值：00000010
   register = (register & ~fieldMask) | (value & fieldMask);  
   // 清除fieldMask指定的位域，然后设置为value
   // 结果：register = 0b11000010
   1
   2
   3
   4
   5
   6

9. 位掩码生成（Mask generation）：
   使用循环或递归方法生成一个位掩码，其中一段连续的位被设置。

   uint32_t generateMask(uint32_t bitStart, uint32_t bitLength) {
       uint32_t mask = 0;
       for (uint32_t i = 0; i < bitLength; ++i) {
           mask |= (1 << (bitStart + i));
       }
       return mask;
   }
   
   uint32_t mask = generateMask(2, 3); // 生成掩码：00011100
   // 结果：mask = 0b00011100
   1
   2
   3
   4
   5
   6
   7
   8
   9
   10

10. 位掩码应用（Apply mask）：
    将位掩码应用于变量，以实现只修改或检查变量的某些部分。

    uint8_t originalRegister = 0b11001100;  // 初始寄存器值：11001100
    uint8_t someMask = 0b00001111;          // 掩码：00001111
    uint8_t newValue = 0b00000010;          // 新值：00000010
    uint8_t modifiedRegister = (originalRegister & ~someMask) | (newValue & someMask);
    // 结果：modifiedRegister = 0b11000010
    // 保留someMask指定的位不变，其他位设置为newValue的相应位
    1
    2
    3
    4
    5
    6

mask1&mask2 掩码域1和掩码域2的交集
mask1|mask2 掩码域1和掩码域2的并集

总结：
& 遇0为0 遇1为原始
| 遇1为1 遇0为原始
^ 遇1为1取反 遇0为原始
原始值，则说明取出指定位。
为1，则说明可以置1指定位
为0，则说明可以清0指定位

a&mask mask中指定位为1，与1为原始，则取出了指定位，其他位清0.
a&~mask ~mask中指定位为0， 与0为0，则清0了指定位，其他位为a中原值

mask的mask位（指定位）为1，其他位为0**