位运算(bit)

一、位运算概述

位运算是一种在计算机系统中对二进制数位进行操作的运算.由于计算机内部数据的存储和处理都是以二进制形式进行的，位运算能够直接对整数的二进制位进行高效操作.位运算包括与（&）、或（|）、异或（^）、非（~）、左移（<<）和右移（>>）等基本操作.

二、演示功能概述

本文通过了解位操作的 API 函数,并用代码演示功能来熟悉 Air201-LuatOS-软件 demo-基础服务-位运算(bit).

三、硬件环境

3.1 Air201模组

使用 Air201 模组，如下图所示：

点击链接购买：合宙Air201模组淘宝购买链接 ；

此模组的详细使用说明参考：Air201 产品手册 。

3.2 SIM 卡

中国大陆环境下，可以上网的 sim 卡,一般来说，使用移动，电信，联通的物联网卡或者手机卡都行.

3.3 PC 电脑

请准备一台配备 USB 接口且能够正常上网的电脑。

电脑操作系统为：WIN10以及以上版本的WINDOWS系统。

3.4 数据通信线

USB 数据线.

四、软件环境

4.1 Luatools 工具

要想烧录 LuatOS 固件到 4G 模组中，需要用到合宙的强大的调试工具：Luatools

详细使用说明参考：Luatools 工具使用说明 .

Luatools 工具集具备以下几大核心功能：

• 一键获取最新固件：自动连接合宙服务器，轻松下载最新的合宙模组固件.
• 固件与脚本烧录：便捷地将固件及脚本文件烧录至目标模组中.
• 串口日志管理：实时查看模组通过串口输出的日志信息，并支持保存功能.
• 串口调试助手：提供简洁的串口调试界面，满足基本的串口通信测试需求.

Luatools 下载之后， 无需安装， 解压到你的硬盘，点击 Luatools_v3.exe 即可运行.

4.2 准备需要烧录的代码

首先要说明一点： 脚本代码， 要和固件的 soc 文件一起烧录.

4.2.1 烧录的底层固件文件

官网下载,底层 core 下载地址：LuatOS 底层 core 注：本 demo 使用如图所示固件

4.2.2 烧录的脚本代码

首先要下载 Air201 的 LuatOS 示例代码到一个合适的项目目录，示例代码网站: LuatOS-Air201LuatOS源码

下载流程参考下图:

五、API 说明

位操作支持库

5.1 bit.bnot( value )

取反，等价于 C 语言中的~

参数

返回值

例子

--支持 32 位比特数按位取反_

print(bit.bnot(5))
--按位取反，输出-6

5.2 bit.band( val1, val2, … valn )

与运算，等价于 Ｃ 语言中的 val1 & val2 & … & valn

参数

返回值

例子

print(bit.band(1,1))
--与,输出 1

5.3 bit.bor( val1, val2, … valn )

或运算，等价于 C 里面的 val1 | val2 | … | valn

注:对于Air780E建议不要超过多少个参数

参数

返回值

例子

print(bit.bor(1,2))
--或，输出 3

5.4 bit.bxor( val1, val2, … valn )

异或运算，等价于 C 语言中的 val1 ^ val2 ^ … ^ valn

参数

返回值

例子

print(bit.bxor(2,3,5))
--异或结果为 4

5.5 bit.lshift( value, shift )

逻辑左移，等价于 C 语言中的 value << shift

参数

返回值

例子

print(bit.lshift(1,2))
--逻辑左移，“100”，输出为 4

5.6 bit.rshift( value, shift )

逻辑右移，等价于 C 语言中的 value >> shift

参数

返回值

例子

print(bit.rshift(4,2))
--逻辑右移，“001”，输出为 1

5.7 bit.arshift( value, shift )

算数右移

参数

返回值

例子

print(bit.arshift(2,2))
--算数右移，左边添加的数与符号有关，输出为 0

5.8 bit.bit( position )

左移运算，等价于 C 语言中的 1 << position

参数

返回值

例子

print(bit.bit(2))
--参数是位数，作用是 1 向左移动两位，打印出 4

5.9 bit.isset(value, position)

测试位数是否被置 1

参数

返回值

例子

-- 例子 1

print(bit.isset(5,0))
--第一个参数是是测试数字，第二个是测试位置.从右向左数 0 到 7.是 1 返回 true，否则返回 false，该返回 true

-- 例子 2_

print(bit.isset(5,1))
--打印 false

-- 例子 3_

print(bit.isset(5,2))
--打印 true

-- 例子 4_

print(bit.isset(5,3))
--返回返回 false

5.10 bit.isclear(value, position)

测试位数是否被置 0

参数

返回值

例子

print(bit.isclear(5,0))--与上面的相反

print(bit.isclear(5,1))

print(bit.isclear(5,2))

print(bit.isclear(5,3))

5.11 bit.set(value, pos1, pos2, …posn)

置 1

参数

返回值

例子

-- 把 0 的第 0，1，2，3 位值为 1

print(bit.set(0,0,1,2,3))
--在相应的位数置 1，打印 15

5.12 number=bit.clear(value, pos1, pos2, …posn)

置 0

参数

返回值

例子

-- 把 5 的第 0，2 位置为 0

print(bit.clear(5,0,2))
--在相应的位置置 0，打印 0

六、功能验证

6.1 示例代码

下面根据 demo 演示位操作的功能，可以新建一个 main.lua 文件,然后把以下代码全部复制到 main.lua，然后烧录运行.

示例代码如下:

-- LuaTools需要PROJECT和VERSION这两个信息
PROJECT = "bit_test"
VERSION = "1.0.0"

log.info("main", PROJECT, VERSION)

-- 引入必要的库文件(lua编写), 内部库不需要require
sys = require("sys")

if wdt then
    --添加硬狗防止程序卡死，在支持的设备上启用这个功能
    wdt.init(9000)--初始化watchdog设置为9s
    sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000)--3s喂一次狗
end

local function log_bit()
        log.info("按位取反，输出-6",bit.bnot(5))
        log.info("与,--输出1",bit.band(1,1))
        log.info("或，--输出3",bit.bor(1,2))
        log.info("异或结果为4",bit.bxor(2,3,5))
        log.info("逻辑左移，“100”，输出为4",bit.lshift(1,2))

        log.info("逻辑右移，“001”，输出为1",bit.rshift(4,2))
        log.info("算数右移，左边添加的数与符号有关，输出为0",bit.arshift(2,2))
        log.info("参数是位数，作用是1向左移动两位，打印出4",bit.bit(2))
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,0))--第一个参数是是测试数字，第二个是测试位置.从右向左数0到7.是1返回true，否则返回false，该返回true
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,1))--打印false
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,2))--打印true
        log.info("测试位数是否被置1",bit.isset(5,3))--返回返回false
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,0))----与上面的相反
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,1))
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,2))
        log.info("测试位数是否被置0",bit.isclear(5,3))
        log.info("把0的第0，1，2，3位值为1",bit.set(0,0,1,2,3))--在相应的位数置1，打印15
        log.info("把5的第0，2位置为0",bit.clear(5,0,2))--在相应的位置置0，打印0
end


sys.taskInit(log_bit)


-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!

6.2 烧录步骤

6.2.1 正确连接电脑和 4G 模组电路板

使用带有数据通信功能的数据线，不要使用仅有充电功能的数据线.

6.2.2 识别 4G 模组的 BOOT 引脚

Air201进入boot下载模式，烧录固件和程序，需要将预留的测试点（Air201板子 B面图） 的BOOT 上拉到vdd_ext（A面USB旁边），之后上电开机，即可进入下载模式，下载完程序后将boot脚悬空。

Air201板子 A面图

Air201板子 B面图

6.2.3 识别电脑的正确端口

判断是否进入 BOOT 模式：模块上电，此时在电脑的设备管理器中，查看串口设备， 会出现一个端口表示进入了 BOOT 下载模式，如下图所示：

6.2.4 用 Luatools 工具烧录

• 新建项目

首先，确保你的 Luatools 的版本，大于等于 3.0.6 版本的.

在 Luatools 的左上角上有版本显示的，如图所示：

Luatools 版本没问题的话， 就点击 Luatools 右上角的“项目管理测试”按钮，如下图所示：

这时会弹出项目管理和烧录管理的对话框，可以新建一个项目,如下图：

• 开始烧录

选择 201 板子对应的底层 core 和刚改的 main.lua 脚本文件.下载到板子中.

点击下载后，我们需要进入 BOOT 模式才能正常下载.

如果没进入 BOOT 模式会出现下图情况:

进入 BOOT 模式下载,如图:

6.2 对应 log 信息