STM32学习之C语言知识复习

前言

上一级学会了如何新建一个工程，在文档中，下一章是一些MDK5的使用技巧，其实说实话，用惯了那些高级傻瓜式的开发工具，例如IDEA，Pycharm，Android Studio等等，用MDK5倒是有点不习惯了，有点像刚学C的时候，不过用惯之后，还是觉得挺好的。
闲话少说，这系列博客主要是用来记录学习，STM32F407中的一些基础知识，主要包括，C语言复习，STM32系统与时钟，IO，中断等等。
本篇主要复习C语言

这一部分极其枯燥，但是十分重要，望仔细学习

学习资料来自：STM32F407最小系统板开发指南-库函数版本_V1.1.pdf
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开发主要用C语言， 这一部分，主要是MDK 下 C 语言基础复习，那些基础语法不在复述，主要是一些在初学过程中用的少的部分。

位运算

有过oj刷题经验的童鞋对位运算应该不陌生，有很多算法基于位运算优化，同时由于计算机的数据存储是二进制，所以说用位操作二进制数很常见，这里简单的过一下

C中6种位操作如下

位设值

很多情况下，我们要不改变其他位的值的状况下，对某几个位进行设值。
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。
比如要改变 GPIOA-> BSRRL 的状态,可以先对寄存器的值进行&**清零操作

GPIOA-> BSRRL &=0XFF0F; //将第 4-7 位清 0

然后再与需要设置的值进行**|**或运算

GPIOA-> BSRRL |=0X0040;//设置相应位的值，不改变其他位的值

移位

移位操作提高代码的可读性，移位操作在单片机开发中也非常重要，我们来看看下面一行代码

GPIOx->ODR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);

这个操作就是将 ODR 寄存器的第 pinpos 位设置为 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 pinpos 位设置为 1。
如果写成

GPIOx->ODR =0x0030;

这样的代码就不好看也不好重用了。

取反

**~**取反操作使用技巧
SR 寄存器的每一位都代表一个状态，某个时刻我们希望去设置某一位的值为 0，同时
其他位都保留为 1，简单的作法是直接给寄存器设置一个值：

TIMx->SR=0xFFF7；

这样的作法设置第 3 位为 0，但是这样的作法同样不好看，并且可读性很差。看看库函数代码中怎样使用的：

TIMx->SR = (uint16_t)~TIM_FLAG;

而 TIM_FLAG 是通过宏定义定义的值：

#define TIM_FLAG_Update ((uint16_t)0x0001)
#define TIM_FLAG_CC1 ((uint16_t)0x0002)

看这个应该很容易明白，可以直接从宏定义中看出 TIM_FLAG_Update 就是设置的第 0 位了，可读性非常强。

宏

define 宏定义

define 是 C 语言中的预处理命令，它用于宏定义，可以提高源代码的可读性，为编程提供方便。常见的格式：

#define 标识符 字符串

“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。例如：

#define PLL_M 8

定义标识符 PLL_M 的值为 8。
至于 define 宏定义的其他一些知识，本质类似于查找替换，比如宏定义带参数这里我们就不多讲解。

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。
这个条件编译在MDK里面是用得很多的，在stm32f4xx.h这个头文件中经常会看到这样的代码。

关键字

extern 变量申明

extern在我的学习过程中用的很少，因为初学C的时候，就main.c一个文件，没有其他文件，而且代码量也很少，所以说这里简单的说明一下在STM32中C语言extern的用法
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。在原子哥的代码中经常会看到看到这样的语句：

extern u16 USART_RX_STA;

这个语句是申明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：

u16 USART_RX_STA;

的出现。
下面通过两个例子说明一下使用方法。
在 Main.c 定义的全局变量 id，id 的初始化都是在 Main.c 里面进行的。
Main.c 文件

u8 id;//定义只允许一次
main()
{
    id=1;
    printf("d%",id);//id=1
    test();
    printf("d%",id);//id=2
}

但是我们希望在main.c的 changeId(void) 函数中使用变量id,这个时候我们就需要在main.c里面去申明变量 id 是外部定义的了，因为如果不申明，变量 id 的作用域是到不了 main.c 文件中。看下面 main.c 中的代码：

extern u8 id;//申明变量 id 是在外部定义的，申明可以在很多个文件中进行
void test(void)
{
    id=2;
}

在 main.c 中申明变量 id 在外部定义，然后在 main.c 中就可以使用变量 id 了。
再看如下网上的一个例子

#include 
int max(int x,int y);
int main(void)
{
    int result;
    /*外部变量声明*/
    extern int g_X;
    extern int g_Y;
    result = max(g_X,g_Y);
    printf("the max value is %d\n",result);
    return 0;
}
/*定义两个全局变量*/
int g_X = 10;
int g_Y = 20;
int max(int x, int y)
{
    return (x>y ? x : y);
}

代码中，全局变量 g_X 与 g_Y 是在 main 函数之后声明的，因此它的作用范围不在 main 函数中。如果我们需要在 main 函数中调用它们，就必须使用 extern 来对变量 g_X 与 g_Y 作“外部变量声明”，以扩展全局变量的作用域。也就是说，如果在变量定义之前要使用该变量，则应在使用之前加 extern 声明变量，使作用域扩展到从声明开始到本文件结束。

对于 extern 申明函数在外部定义的应用，这里我们就不多讲解了。

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。
就是给数据类型起一个另外的名字，例如，我们在c语言定义一个64位整型，用long long，很长，这里我们就可这样写

typedef long long ll;
ll a = 0;

而在C中，结构体变量的定义前面要加了一个struct关键字，很麻烦，用typedef就可以省略。
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 MODER;
 __IO uint32_t OTYPER;
 …
};

定义了一个结构体 GPIO，这样我们定义变量的方式为：

struct _GPIO GPIOA;//定义结构体变量 GPIOA

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 MODER;
 __IO uint32_t OTYPER;
…
} 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 _GPIOA,_GPIOB;

这里的 GPIO_TypeDef 就跟 struct _GPIO 是等同的作用了。 在C中方便很多

结构体

在面向对象中，有类的概念，和C的结构体很像，大体上的思想类似，但是没有那么多的讲究
在MDK中太多地方使用结构体以及结构体指针，这里稍微提一下结构体的一些知识。
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。

struct U_TYPE *usart3；//定义结构体指针变量 usart1;

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。

总结

没想到一个C语言复习模块写了这么多东西，不过还是很常用的，未完待续，=w=