C語言基礎(chǔ)知識科普

??? C語言是單片機(jī)開發(fā)中的必備基礎(chǔ)知識，本文列舉了部分STM32學(xué)習(xí)中比較常見的一些C語言基礎(chǔ)知識。 ?

1?位操作

????下面我們先講解幾種位操作符，然后講解位操作使用技巧。C語言支持以下六種位操作：

????下面，重點(diǎn)講解一下位操作在單片機(jī)開發(fā)中的一些實(shí)用技巧。1.1 在不改變其他位的值的狀況下，對某幾個(gè)位進(jìn)行設(shè)值????這個(gè)場景在單片機(jī)開發(fā)中經(jīng)常使用，方法就是我們先對需要設(shè)置的位用&操作符進(jìn)行清零操作，然后用 | 操作符設(shè)值。????比如，我要改變GPIOA的狀態(tài),可以先對寄存器的值進(jìn)行&清零操作：

????然后再與需要設(shè)置的值進(jìn)行|或運(yùn)算：

1.2 移位操作提高代碼的可讀性????移位操作在單片機(jī)開發(fā)中非常重要，下面是delay_init函數(shù)的一行代碼：

SysTick->CTRL?|=?1?<

????這個(gè)操作就是將CTRL寄存器的第1位（從0開始算起）設(shè)置為1，為什么要通過左移而不是直接設(shè)置一個(gè)固定的值呢？????其實(shí)這是為了提高代碼的可讀性以及可重用性。這行代碼可以很直觀明了的知道，是將第1位設(shè)置為1。如果寫成：

SysTick->CTRL?|=?0X0002;

????這個(gè)雖然也能實(shí)現(xiàn)同樣的效果，但是可讀性稍差，而且修改也比較麻煩。1.3 ~按位取反操作使用技巧????按位取反在設(shè)置寄存器的時(shí)候經(jīng)常被使用，常用于清除某一個(gè)/某幾個(gè)位。下面是delay_us函數(shù)的一行代碼：

SysTick->CTRL?&=?~(1?<0)?;????/*?關(guān)閉SYSTICK?*/

????該代碼可以解讀為：僅設(shè)置CTRL寄存器的第0位（最低位）為0，其他位的值保持不變。????同樣我們也不使用按位取反，將代碼寫成：

SysTick->CTRL?&=?0XFFFFFFFE;????????/*?關(guān)閉SYSTICK?*/

????可見，前者的可讀性及可維護(hù)性都要比后者好很多。1.4 ^按位異或操作使用技巧????該功能非常適合用于控制某個(gè)位翻轉(zhuǎn)，常見的應(yīng)用場景就是控制LED閃爍，如下：

GPIOB->ODR?^=?1?<

????執(zhí)行一次該代碼，就會使PB5的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，如果我們的LED接在PB5上，就可以看到LED閃爍了。

2?define宏定義

????define是C語言中的預(yù)處理命令，它用于宏定義（定義的是常量），可以提高源代碼的可讀性，為編程提供方便。常見的格式：

????“標(biāo)識符”為所定義的宏名。“字符串”可以是常數(shù)、表達(dá)式、格式串等。例如：

????定義標(biāo)識符HSE_VALUE的值為8000000，數(shù)字后的U表示unsigned的意思。至于define宏定義的其他一些知識，比如宏定義帶參數(shù)，這里就不多講解了。

3?ifdef條件編譯

????單片機(jī)程序開發(fā)過程中，經(jīng)常會遇到一種情況，當(dāng)滿足某條件時(shí)對一組語句進(jìn)行編譯，而當(dāng)條件不滿足時(shí)則編譯另一組語句。????條件編譯命令最常見的形式為：

#ifdef?標(biāo)識符????程序段1#else????程序段2#endif

????它的作用是：當(dāng)標(biāo)識符已經(jīng)被定義過(一般是用#define命令定義)，則對程序段1進(jìn)行編譯，否則編譯程序段2。????其中#else部分也可以沒有，即：

??#ifdef????程序段1????#endif

????條件編譯在HAL庫里面是用得很多，在stm32mp1xx_hal_conf.h這個(gè)頭文件中經(jīng)常會看到這樣的語句：

#if?!defined??(HSE_VALUE)??????#define?HSE_VALUE???????24000000U????#endif

????如果沒有定義HSE_VALUE這個(gè)宏，則定義HSE_VALUE宏，并且HSE_VALUE的值為24000000U。條件編譯也是C語言的基礎(chǔ)知識吧。????這里提一下，24000000U中的U表示無符號整型，常見的，UL表示無符號長整型，F(xiàn)表示浮點(diǎn)型。????這里加了U以后，系統(tǒng)編譯時(shí)就不進(jìn)行類型檢查，直接以U的形式把值賦給某個(gè)對應(yīng)的內(nèi)存，如果超出定義變量的范圍，則截取。 ?

4?extern變量申明

????C語言中extern可以置于變量或者函數(shù)前，以表示變量或者函數(shù)的定義在別的文件中，提示編譯器遇到此變量和函數(shù)時(shí)在其他模塊中尋找其定義。????這里面要注意，對于extern申明變量可以多次，但定義只有一次。在我們的代碼中你會看到看到這樣的語句：

extern?uint16_t?g_usart_rx_sta;

????這個(gè)語句是申明g_usart_rx_sta變量在其他文件中已經(jīng)定義了，在這里要使用到。????所以，你肯定可以找到在某個(gè)地方有變量定義的語句：

?uint16_t?g_usart_rx_sta;

????extern的使用比較簡單，但是也會經(jīng)常用到，需要掌握。 ?

5?typedef類型別名

????typedef用于為現(xiàn)有類型創(chuàng)建一個(gè)新的名字，或稱為類型別名，用來簡化變量的定義。typedef在HAL庫用得最多的就是定義結(jié)構(gòu)體的類型別名和枚舉類型了。

struct?_GPIO????{????????__IO?uint32_t?CRL;????????__IO?uint32_t?CRH;????????…????};

????定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體GPIO，這樣我們定義結(jié)構(gòu)體變量的方式為：

struct??_GPIO??gpiox;???????/*?定義結(jié)構(gòu)體變量gpiox?*/

????但這樣很繁瑣，HAL庫中有很多這樣的結(jié)構(gòu)體變量需要定義。????這里我們可以為結(jié)體定義一個(gè)別名GPIO_TypeDef，這樣我們就可以在其他地方通過別名GPIO_TypeDef來定義結(jié)構(gòu)體變量了，方法如下：

typedef?struct????{????????????__IO?uint32_t?CRL;????????????__IO?uint32_t?CRH;????????????…????}?GPIO_TypeDef;

????Typedef為結(jié)構(gòu)體定義一個(gè)別名GPIO_TypeDef，這樣我們可以通過GPIO_TypeDef來定義結(jié)構(gòu)體變量：

GPIO_TypeDef gpiox;

????這里的GPIO_TypeDef就跟struct _GPIO是等同的作用了，但是GPIO_TypeDef使用起來方便很多。

　審核編輯：湯梓紅

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