关于28BYJ-48电机驱动代码中位运算(0x99>>j)&(0x80>>i)的疑问

问题背景 #

研究位运算后找到一段能驱动28BYJ-48 5V电机的Python代码（唯一可用的Python驱动代码），但自行改写的代码无法运行，存在两个困惑：

• 代码中(0x99>>j)&(0x08>>i)的位运算逻辑，曾误以为>>是左移位，理解存疑；
• 改写后的分步代码为何无法生效。
  已查阅位运算资料和讲解视频，仍搞不懂十六进制值的移位运算，也不清楚自写代码失效原因，请求解答。

有效代码 #

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

#configuring pins and motors
motorPin = (18,23,24,25)     #GPIO pin in BCM mode refer to map
rolePerMinute =13
stepsPerRevolution = 2048
stepSpeed = (60/rolePerMinute)/stepsPerRevolution


#setup the pins to the motor
def setup():
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)

    for i in motorPin:
        GPIO.setup(i, GPIO.OUT)

def rotary1():
    n =1
    while n < 10000:
        for j in range(4):
            for i in range(4):
                GPIO.output(motorPin[i],0x99>>j & (0x08>>i))
            sleep(stepSpeed)
            n +=1

自行改写的代码 #

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

#configuring pins and motors
motorPin = (18,23,24,25)     #GPIO pin in BCM mode refer to map
rolePerMinute =13
stepsPerRevolution = 2048
stepSpeed = (60/rolePerMinute)/stepsPerRevolution


#setup the pins to the motor
def setup():
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)

    for i in motorPin:
        GPIO.setup(i, GPIO.OUT)

def rotary():
    n = 1
    while n < 10000:

        GPIO.output(18,0x99>>1 & (0x08>>1))
        sleep(stepSpeed)
        GPIO.output(23,0x99>>2 & (0x08>>2))
        sleep(stepSpeed)
        GPIO.output(24,0x99>>3 & (0x08>>3))
        sleep(stepSpeed)
        GPIO.output(25,0x99>>4 & (0x08>>4))
        sleep(stepSpeed)
        n+= 1

一、位运算逻辑解析 #

首先明确：>>是右移位运算符，左移位是<<。右移位会把二进制数的每一位向右移动指定位数，左侧补0，右侧超出的位直接丢弃。

先把代码里的十六进制转成二进制，方便理解：

• 0x99 = 二进制10011001（8位）
• 0x08 = 二进制00001000（8位）

代码里的双层循环：

• 外层j从0到3：控制0x99的右移位数，对应步进电机的每一步驱动状态
• 内层i从0到3：控制0x08的右移位数，对应四个GPIO引脚的电平设置

按位与&运算的规则是：对应位都为1时结果为1，否则为0。非零值在GPIO输出中代表高电平，0代表低电平。

举几个具体例子：

• 当j=0、i=0：0x99>>0 = 10011001，0x08>>0 = 00001000，按位与结果为00001000（非零）→ 对应引脚输出高电平
• 当j=0、i=1：0x08>>1 = 00000100，和10011001按位与结果为00000000→ 对应引脚输出低电平
• 当j=1：0x99>>1 = 01001100，再和不同i移位后的0x08做与运算，就能生成下一步的四个引脚电平组合

这段逻辑的本质是用0x99的二进制位序列，生成28BYJ-48需要的四相步进驱动时序——单极四相步进电机需要四个绕组按特定顺序通断电，才能完成步进动作。

二、改写代码失效的原因 #

你的代码和原代码的核心逻辑完全不符，问题集中在三点：

1. 驱动时序错误：原代码是先一次性设置完四个引脚的电平（内层i循环），再等待stepSpeed完成一步；而你是设置一个引脚就延迟一次，相当于每个引脚的电平变化不同步，完全不符合步进电机的驱动要求——步进电机需要四个绕组的电平同步切换（或按固定时序同时更新），才能带动转子转动。
2. 移位参数错误：原代码中j和i的取值范围都是0-3，但你用了1-4，移位后的二进制值完全偏离原有的驱动序列。比如0x99>>4是00001001，0x08>>4是00000001，按位与的结果和原代码的驱动电平完全不匹配。
3. 循环逻辑错误：原代码中每完成4步（j循环一次），n才加1；而你的代码每次while循环只做了一轮四个引脚的逐个输出就加1，步进的步数和时序完全混乱，电机无法识别正确的驱动信号。

如果要改写，必须保留原代码的时序逻辑：先同步设置四个引脚的电平，再进行延迟。比如可以把四个引脚的电平提前计算好，再批量设置，或者用循环完成四个引脚的电平设置后再sleep。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Michael Silva