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STM32 基础知识入门（C语言基础巩固）

向阳菌 2023-06-27 08:00:04

简介STM32 基础知识入门（C语言基础巩固）

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
", temp); /* 打印 temp 的值 */ 
     printf("*p_num: 0X %X
", *p_num); /* 打印*p_num 的值 */ 
     printf("p_num: 0X %X
", (uint32_t)p_num); /* 打印 p_num 的值 */ 
     printf("&p_num: 0X %X
", (uint32_t)&p_num); /* 打印&p_num 的值 */ 
     while (1); 

}

此代码的输出结果为：