STM32 基础知识入门 (C语言基础巩固)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了STM32 基础知识入门 (C语言基础巩固)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1、在不改变其他位的值的状况下,对某几个位进行设值

这个场景在单片机开发中经常使用,方法就是先对需要设置的位用&操作符进行清零操作, 然后用|操作符设值。

比如我要改变 GPIOA 的 CRL 寄存器 bit6(第 6 位)的值为 1,可以先对寄 存器的值进行&清零操作:

GPIOA->CRL &= 0XFFFFFFBF; /* 将第 bit6 清 0 */ 

 然后再与需要设置的值进行|或运算:

GPIOA->CRL |= 0X00000040; /* 设置 bit6 的值为 1,不改变其他位的值 */ 

 2、移位操作提高代码的可读性

 移位操作在单片机开发中非常重要,下面是 delay_init 函数的一行代码:

SysTick->CTRL |= 1 << 1;

 这个操作就是将 CTRL 寄存器的第 1 位(从 0 开始算起)设置为 1,为什么要通过左移而 不是直接设置一个固定的值呢?其实这是为了提高代码的可读性以及可重用性。这行代码可以 很直观明了的知道,是将第 1 位设置为 1。如果写成:

SysTick->CTRL |= 0X0002;

 这个虽然也能实现同样的效果,但是可读性稍差,而且修改也比较麻烦。

3、~按位取反操作使用技巧  

按位取反在设置寄存器的时候经常被使用,常用于清除某一个 /某几个位。下面是 delay_us

函数的一行代码:

SysTick->CTRL &= ~(1 << 0) ; /* 关闭 SYSTICK */ 

该代码可以解读为 仅设置 CTRL 寄存器的第 0 位(最低位)为 0,其他位的值保持不变。 同样我们也不使用按位取反,将代码写成:

SysTick->CTRL &= 0XFFFFFFFE; /* 关闭 SYSTICK */ 

 可见前者的可读性,及可维护性都要比后者好很多。

4、^按位异或操作使用技巧 

该功能非常适合用于控制某个位翻转,常见的应用场景就是控制 LED 闪烁,如:

GPIOB->ODR ^= 1 << 5;

执行一次该代码,就会使 PB5 的输出状态翻转一次,如果我们的 LED 接在 PB5 上,就可 以看到 LED 闪烁了。 

5、ifdef 条件编译

单片机程序开发过程中,经常会遇到一种情况,当满足某条件时对一组语句进行编译,而 当条件不满足时则编译另一组语句。条件编译命令最常见的形式为:

#ifdef 标识符 

    程序段 1 

#else 

    程序段 2 

#endif

它的作用是:当标识符已经被定义过(一般是用#define 命令定义),则对程序段 1 进行编译, 否则编译程序段 2。 其中#else 部分也可以没有,即:

#ifdef 

     程序段 1 

#endif 

 条件编译在 MDK 里面是用得很多,在 stm32f10x.h 这个头文件中经常会看到这样的语句:

#if !defined (STM32F1)     //在这里也可以换成是#ifndef   
#define STM32F1 
#endif 

 如果没有定义 STM32F1 这个宏,则定义 STM32F1 宏。条件编译也是 c 语言的基础知识, 这里也就点到为止吧。

6、extern 外部申明

C 语言中 extern 可以置于变量或者函数前,以表示变量或者函数的定义在别的文件中,提示编 译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。这里面要注意,对于 extern 申明变量可以多 次,但定义只有一次。在我们的代码中你会看到这样的语句:  

extern uint16_t g_usart_rx_sta; 

 这个语句是申明 g_usart_rx_sta 变量在其他文件中已经定义了,在这里要使用到。所以,你 肯定可以找到在某个地方有变量定义的语句:

uint16_t g_usart_rx_sta; 

 在这里大家可以觉得有点绕,但是其思想就是:
例如我在filec文件当中定义了uint16_t g_usart_rx_sta;

然后这个时候我要在filec文件当中使用这个变量,就是说我想直接从filec文件当中将uint16_t g_usart_rx_sta取过来,那么我可以在filec文件当中在变量前面加上

extern uint16_t g_usart_rx_sta; 

7、typedef 类型别名

typedef 用于为现有类型创建一个新的名字,或称为类型别名,用来简化变量的定义。typedef

在 MDK 用得最多的就是定义结构体的类型别名和枚举类型了。

struct _GPIO 

{ 
     __IO uint32_t CRL; 
     __IO uint32_t CRH; 
     … 
    
}; 

 定义了一个结构体 GPIO,这样我们定义结构体变量的方式为:

struct _GPIO gpiox; /* 定义结构体变量 gpiox */ 

 但是这样很繁琐,MDK 中有很多这样的结构体变量需要定义。这里我们可以为结体定义一 个别名 GPIO_TypeDef,这样我们就可以在其他地方通过别名 GPIO_TypeDef 来定义结构体变 量了,方法如下:

typedef struct 

{ 
     __IO uint32_t CRL; 
     __IO uint32_t CRH; 
     … 

} GPIO_TypeDef; 

Typedef 为结构体定义一个别名 GPIO_TypeDef,这样我们可以通过 GPIO_TypeDef 来定义 结构体变量:

GPIO_TypeDef gpiox;

这里的 GPIO_TypeDef 就跟 struct _GPIO 是等同的作用了,但是 GPIO_TypeDef 使用起来 方便很多。

8、结构体

经常很多用户提到,他们对结构体使用不是很熟悉,但是 MDK 中太多地方使用结构体以及 结构体指针,这让他们一下子摸不着头脑,学习 STM32 的积极性大大降低,其实结构体并不是 那么复杂,这里我们稍微提一下结构体的一些知识,还有一些知识我们会在下面的“寄存器映 射”中讲到一些。

声明结构体类型:

struct 结构体名 

{ 
     成员列表; 

}变量名列表;

例如:

struct U_TYPE 

{ 
 int BaudRate 
 int WordLength; 

}usart1, usart2; 

在结构体申明的时候可以定义变量,也可以申明之后定义,方法是:

struct 结构体名字 结构体变量列表 ;

例如:

struct U_TYPE usart1,usart2; 

结构体成员变量的引用方法是:

结构体变量名字.成员名 

比如要引用 usart1 的成员 BaudRate,方法是:usart1.BaudRate;结构体指针变量定义也是 一样的,跟其他变量没有啥区别。

例如:

struct U_TYPE *usart3; /* 定义结构体指针变量 usart3 */ 

结构体指针成员变量引用方法是通过“->”符号实现,比如要访问 usart3 结构体指针指向 的结构体的成员变量 BaudRate,方法是:

usart3->BaudRate;

上面讲解了结构体和结构体指针的一些知识,其他的什么初始化这里就不多讲解了。 讲到 这里,有人会问,结构体到底有什么作用呢?为什么要使用结构体呢?下面我们将简单的通过 一个实例回答一下这个问题。

在我们单片机程序开发过程中,经常会遇到要初始化一个外设比如串口,它的初始化状态 是由几个属性来决定的,比如串口号,波特率,极性,以及模式。对于这种情况,在我们没有 学习结构体的时候,我们一般的方法是:

void usart_init(uint8_t usartx, uiut32_t BaudRate, uint32_t Parity, 
uint32_t Mode); 

这种方式是有效的同时在一定场合是可取的。但是试想,如果有一天,我们希望往这个函 数里面再传入一个/几个参数,那么势必我们需要修改这个函数的定义,重新加入新的入口参数, 随着开发不断的增多,那么是不是我们就要不断的修改函数的定义呢?这是不是给我们开发带 来很多的麻烦?那又怎样解决这种情况呢?

我们使用结构体参数,就可以在不改变入口参数的情况下,只需要改变结构体的成员变量, 就可以达到改变入口参数的目的。

结构体就是将多个变量组合为一个有机的整体,上面的函数,usartx,BaudRate,Parity, Mode

等这些参数,他们对于串口而言,是一个有机整体,都是来设置串口参数的,所以我们可以将 他们通过定义一个结构体来组合在一个。MDK 中是这样定义的:

typedef struct 

{ 
     uint32_t BaudRate; 
     uint32_t WordLength; 
     uint32_t StopBits; 
     uint32_t Parity; 
     uint32_t Mode; 
     uint32_t HwFlowCtl; 
     uint32_t OverSampling; 

} UART_InitTypeDef; 

 这样,我们在初始化串口的时候入口参数就可以是 USART_InitTypeDef 类型的变量或者指 针变量了,于是我们可以改为:

void usart_init(UART_InitTypeDef *huart); 

这样,任何时候,我们只需要修改结构体成员变量,往结构体中间加入新的成员变量,而 不需要修改函数定义就可以达到修改入口参数同样的目的了。这样的好处是不用修改任何函数 定义就可以达到增加变量的目的。 理解了结构体在这个例子中间的作用吗?在以后的开发过程中,如果你的变量定义过多, 如果某几个变量是用来描述某一个对象,你可以考虑将这些变量定义在结构体中,这样也许可 以提高你的代码的可读性。

使用结构体组合参数,可以提高代码的可读性,不会觉得变量定义混乱。当然结构体的作 用就远远不止这个了,同时,MDK 中用结构体来定义外设也不仅仅只是这个作用,这里我们只 是举一个例子,通过最常用的场景,让大家理解结构体的一个作用而已。后面一节我们还会讲 解结构体的一些其他知识。

9、指针

指针是一个值指向地址的变量(或常量),其本质是指向一个地址,从而可以访问一片内 存区域。在编写 STM32 代码的时候,或多或少都要用到指针,它可以使不同代码共享同一片内 存数据,也可以用作复杂的链接性的数据结构的构建,比如链表,链式二叉树等,而且,有些 地方必须使用指针才能实现,比如内存管理等。

申明指针我们一般以 p 开头,如:

char * p_str = “This is a test!”;

这样,我们就申明了一个 p_str 的指针,它指向 This is a test!这个字符串的首地址。我们 编写如下代码:

int main(void) 

{ 
     uint8_t temp = 0X88; /* 定义变量 temp */ 
     uint8_t *p_num = &temp; /* 定义指针 p_num,指向 temp 的地址 */
     HAL_Init(); /* 初始化 HAL 库 */ 
     sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟,72M */ 

     delay_init(72); /* 延时初始化 */ 
     usart_init(115200); /* 初始化串口 */ 
     printf("temp:0X%X\r\n", temp); /* 打印 temp 的值 */ 
     printf("*p_num: 0X %X\r\n", *p_num); /* 打印*p_num 的值 */ 
     printf("p_num: 0X %X\r\n", (uint32_t)p_num); /* 打印 p_num 的值 */ 
     printf("&p_num: 0X %X\r\n", (uint32_t)&p_num); /* 打印&p_num 的值 */ 
     while (1); 

} 

此代码的输出结果为:

STM32 基础知识入门 (C语言基础巩固)

p_num:是uint8_t类型指针,指向temp变量的地址,其值等于temp变量的地址。

*p_num:取p_num指向的地址所存储的值,即temp的值。

&p_num:取p_num指针的地址,即指针自身的地址。

以上,就是指针的简单使用和基本概念说明,指针的详细知识和使用范例大家可以百度学习,网上有非常多的资料可供参考。指针是C语言的精髓,在后续的代码中我们将会大量用到各种指针,大家务必好好学习和了解指针的使用。

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-429860.html

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