STM32常用C语言知识总结

目录

一、引言

二、C 语言基础

1.数据类型

2.变量与常量

3.控制结构

4.数组与指针

 5.字符串

6. extern变量声明

7.内存管理 

三、STM32 中的 C 语言特性

1.位操作

2.寄存器操作

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一、引言

STM32 作为一款广泛应用的微控制器，其开发离不开 C 语言的支持。C 语言凭借其高效、灵活和可移植性，成为了嵌入式系统开发的首选语言。本文将对 STM32 开发中涉及的 C 语言知识点进行详细总结，帮助大家更好地掌握 STM32 的开发。

二、C 语言基础

1.数据类型

基本数据类型：包括整型（int、short、long）、浮点型（float、double）、字符型（char）等。

stdint.h中的类型：在STM32开发中，经常使用stdint.h头文件中的类型定义，如int8_t、uint16_t、int32_t等，以确保数据类型的跨平台一致性。

派生数据类型：指针（*）、数组（[]）、结构体（struct）、共用体（union）等。

示例：

    int num = 10;
    float pi = 3.14;
    char ch = 'A';

    int8_t=10;

    struct Point {
        int x;
        int y;
    };

    union Data {
        int i;
        float f;
    };

 

2.变量与常量

• 变量的定义和初始化：变量在使用前必须先定义，并可以在定义时进行初始化。
• 常量的定义：使用#define宏定义或const关键字定义常量。

    示例：

    int a = 5;  // 定义并初始化变量
    #define PI 3.14  // 宏定义常量
    const float E = 2.718;  // 使用 const 定义常量

3.控制结构

• 顺序结构：程序按照语句的书写顺序依次执行。
• 选择结构：包括if-else语句和switch-case语句。
• 循环结构：for循环、while循环和do-while循环。

  示例：

 int num = 10;
    if (num > 5) {
        printf("Num is greater than 5\n");
    } else {
        printf("Num is less than or equal to 5\n");
    }

    int choice = 2;
    switch (choice) {
        case 1:
            printf("Choice is 1\n");
            break;
        case 2:
            printf("Choice is 2\n");
            break;
        default:
            printf("Invalid choice\n");
            break;
    }

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", i);
    }

4.数组与指针

• 数组的定义、初始化和访问：数组是一组相同类型元素的集合。
• 指针的概念和操作：指针是一个变量，其值为另一个变量的地址。

指针与数组的关系： 

数组名在很多情况下会被当作指向数组首元素的指针来使用。例如，当将数组名传递给函数时，实际上传递的是一个指向数组首元素的指针。

通过指针的算术运算，可以实现类似数组下标的操作来访问数组元素。例如，如果有一个指针 p 指向一个数组的首元素，那么 p + i 就指向了数组的第 i 个元素。

  示例：

#include 

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *ptr = arr;  // 此时数组名相当于指向首元素的指针

    printf("%d\n", arr[0]);  // 通过数组下标访问
    printf("%d\n", *(ptr + 0));  // 通过指针的算术运算访问

    ptr = &arr[2];  // 指针可以改变指向
    printf("%d\n", *ptr);  // 输出 3

    // 不能修改数组名的指向
    // arr = &arr[1];  // 这是错误的

    return 0;
}素

 5.字符串

• 字符串的表示：使用字符数组或字符指针。
• 字符串操作函数：如strcpy、strcat、strcmp等。

示例：

    char str1[] = "Hello";
    char *str2 = "World";

    strcpy(str1, str2);  // 复制字符串

6. extern变量声明

extern 声明只是告诉编译器该变量在其他地方已经定义，并不为变量分配内存空间，通常用于在多个源文件之间共享全局变量。

示例：

假设有两个源文件 file1.c 和 file2.c 。

在 file1.c 中定义一个全局变量：

int global_variable = 10;  // 定义并初始化全局变量

在 file2.c 中使用 extern 声明来访问这个全局变量： 

extern int global_variable;  // 声明该变量在其他文件中已定义

int main() {
    printf("%d\n", global_variable);  // 可以使用该全局变量
    return 0;
}

这样，在 file2.c 中就可以通过 extern 声明来使用在 file1.c 中定义的全局变量 global_variable 。

需要注意的是，使用 extern 声明变量时，要确保在其他地方确实有该变量的定义，否则会导致链接错误。

7.内存管理 

malloc、memset 和 free 是三个常用的库函数，用于动态内存管理。

(1) malloc 函数：

malloc 函数用于在堆上动态分配内存。它的函数原型为：

void *malloc(size_t size);

size 参数指定要分配的字节数。malloc 函数返回一个指向分配的内存块的指针，如果分配失败则返回 NULL 。

   示例：

int *ptr = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);  // 分配 10 个整数大小的内存

 

 (2)memset 函数：

memset 函数用于将一段内存空间设置为指定的值。它的函数原型为：

void *memset(void *str, int c, size_t n);

 str 是要设置的内存块的指针，c 是要设置的值（以 int 形式传递，实际设置时会转换为 unsigned char 类型），n 是要设置的字节数。

   示例：

memset(ptr, 0, sizeof(int) * 10);  // 将之前分配的内存初始化为 0

 

(3)free 函数：

free 函数用于释放之前由 malloc 等函数分配的内存。它的函数原型为：

void free(void *ptr);

ptr 是要释放的内存块的指针。

   示例：

free(ptr);  // 释放之前分配的内存

 

 

三、STM32 中的 C 语言特性

1.位操作

• 位域：用于定义结构体中的位变量。
• 位运算：与（&）、或（|）、异或（^）、取反（~）、左移（<<）、右移（>>）。

 示例：

    struct Flags {
        unsigned int flag1 : 1;
        unsigned int flag2 : 1;
    };

    unsigned int num = 5;
    num = num << 2;  // 左移操作

2.寄存器操作

• 直接访问寄存器：通过指针或宏定义来访问寄存器地址。
• 寄存器位操作：使用位掩码和位运算进行寄存器位的设置和清除。

 volatile 关键字用于修饰可能被意外修改的变量，数据每次从内存中直接读取，不会被编译器优化导致数据不同步的问题。

  示例：

 #define GPIOA_BASE  (0x40020000UL)
 #define GPIOA_MODER  (*((volatile unsigned int *)(GPIOA_BASE + 0x00)))

 GPIOA_MODER |= (1 << 10);  // 设置 GPIOA 引脚 5 的模式