Bits em Linguagem C - Conceito e Aplicao Fonte: http://www.embarcados.com.br/bits-em-linguagem-c/

O domnio de operaes com bits essencial quando se est trabalhando em programao de microcontroladores. Sempre ser necessrio usar bits para a configurao de registradores, configurao de funes especficas e tambm para leitura de status para tomada de deciso. Quando se trabalha com a linguagem Assembly essas operaes so mais naturais, j que existem operaes diretas para isso. Por outro lado a linguagem C tambm trs a facilidade de acesso aos registradores e manipulao de bits atravs dos operadores lgicos bit a bit. Neste artigo iremos abordar o uso de bits em Linguagem C e as principais operaes lgicas em linguagem C.

Operaes lgicas para usar bits em Linguagem C

Antes de conhecer os operadores binrios da Linguagem C, vamos relembrar as operaes lgicas em sistemas digitais. Thiago Lima apresentou um excelente resumo sobre portas lgicas e vamos usar o seu artigo como referncia.

Lgica No (NOT)

Inverte o estado do bit.

Tabela verdade:

Lgica E (AND)

A sada ser igual a 1 somente se todos os bits de entrada forem iguais a 1. Se pelo menos um dos bits for 0, a sada ser 0.

Tabela verdade:

Lgica OU (OR)

A sada assumir nvel lgico 1 se pelo menos 1 bit de entrada for igual a 1. Somente assumir nvel lgico 0 se todas as entradas apresentarem nvel lgico 0.

Tabela verdade:

Lgica Ou-Exclusivo (XOR)

A sada ser igual a 0 se as entradas forem iguais. Caso as entradas forem diferentes a sada assumir o valor 1.

Tabela verdade:

Operadores binrios em linguagem C

A linguagem C apresenta uma grande variedade de operadores. A seguir so apresentados os operadores para operaes binarias, bit a bit:

Operador Funo

& E (AND)

| OU (OR)

^ OU-EXCLUSIVO (XOR)

~ NOT ou Complemento de 1

> Deslocamento direita

Os operadores &, |, ^ e ~ funcionam como apresentado anteriormente e tm as saidas conforme exibidos em suas tabelas verdades. Os operadores de deslocamento fazem o shift de bits para esquerda ou direita.

Exemplo:

Vamos assumir que x incialmente tenha o valor 0b00000001, valor 1 em decimal.

x = (x1);

Aps essa operao ser atribudo varivel x o valor 0b00000010, valor 2 em decimal.

Note que a operao de deslocamento esquerda multiplica por dois a cada shift. J o deslocamento direita, divide por dois a cada shift. Dessa forma pode-se tambm utilizar esses operadores para multiplicao ou diviso por 2, sendo mais eficiente que utilizando o operador de multiplicao.

Usando mscara de bits

Para manipulao dos bits utilizam-se mscaras de bits que possibilitam a alterao ou leitura de bits especficos sem a alterao de outros. A seguir so exibidas algumas operaes.

Ativando um bit

Para ativar um bit especifico de uma varivel ou registrador, ou seja, colocar nvel lgico 1, utiliza-se o operador |(OU). Por exemplo, desejamos colocar em nivel 1 o bit 5 do PORTB, no ATmega328. Para isso fazemos a seguinte operao:

PORTB = PORTB|0b00100000;

X X X X X X X X -> valor presente no registrador PORTB

| 0 0 1 0 0 0 0 0 -> mscara para alterao do bit 5

X X 1 X X X X X -> resultado, apenas o bit 5 alterado

Para facilidade na criao da mscara, utiliza-se o operador de deslocamento esquerda, ficando da seguinte forma:

PORTB = PORTB | (1

X X X X X X X X -> valor presente no registrador PORTB

& 1 1 0 1 1 1 1 1 -> mscara para alterao do bit 5

X X 0 X X X X X -> resultado, apenas o bit 5 alterado

Usando o operador de deslocamento ficar da seguinte forma:

PORTB = PORTB & (~(1

Caso o bit de teste tenha o valor 1, o resultado conter o valor 1 somente na posio do bit, caso contrrio o resultado ser 0.

Esta operao pode ser usada em uma estrutura de descio if, por exemplo:

if (PIND & (1

Exemplo de aplicao

O exemplo a seguir exibe o uso das macros apresentadas para manipulao de bits no Atmega328P. Foi utilizada a IDE Arduino, para que voc possa facilmente testar, utilizando a placa Arduino UNO.

#define setBit(valor,bit) (valor |= (1

Podemos tambm usar a compilao condicional, conforme apresentada no artigo Pr-processador C: Compilao condicional, escrito por Fernando Deluno Garcia, e testar o tamanho de cdigo gerado, usando macros e as funes do Arduino:

//#define ARDUINO_FUNC 1 //comente para uso de macros

#define setBit(valor,bit) (valor |= (1

digitalWrite(LED,LOW);

}

#endif

}

Compile nas duas condies e verifique o tamanho do cdigo gerado em cada uma delas. Note que o cdigo gerado utilizando macros bem menor do que quando utilizando as funes Arduino.

As macros utilizadas acimas podem ser aplicadas em diversas plataformas e facilitam em operaes com bits.