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

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(yǔ)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。

在不改變其他位的值的狀況下，對(duì)某幾個(gè)位進(jìn)行設(shè)值

這個(gè)場(chǎng)景在單片機(jī)開發(fā)中經(jīng)常使用，方法就是我們先對(duì)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(duì)寄存器的值進(jìn)行&清零操作：

GPIOA-》CRL &= 0xFFFFFF0F; /* 將第 4~7 位清零 */

然后再與需要設(shè)置的值進(jìn)行 | 或運(yùn)算：

GPIOA-》CRL ￥= 0xFFFFFF0F; /* 設(shè)置相應(yīng)位的值（4），不改變其他位的值 */

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 《《 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。

~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。

^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(chǎng)景就是控制 LED 閃爍，如下：

GPIOB-》ODR ^= 1 《《 5;

執(zhí)行一次該代碼，就會(huì)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。

2define宏定義

define 是 C 語(yǔ)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：

#define 標(biāo)識(shí)符 字符串

“標(biāo)識(shí)符”為所定義的宏名?！白址笨梢允浅?shù)、表達(dá)式、格式串等。例如：

#define HSE_VALUE 8000000U

定義標(biāo)識(shí)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(shí)，比如宏定義帶參數(shù)，這里就不多講解了。

3ifdef條件編譯

單片機(jī)程序開發(fā)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一種情況，當(dāng)滿足某條件時(shí)對(duì)一組語(yǔ)句進(jìn)行編譯，而當(dāng)條件不滿足時(shí)則編譯另一組語(yǔ)句。

條件編譯命令最常見的形式為：

#ifdef 標(biāo)識(shí)符

程序段1

#else

程序段2#endif

它的作用是：當(dāng)標(biāo)識(shí)符已經(jīng)被定義過（一般是用 #define 命令定義），則對(duì)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(kù)里面是用得很多，在 stm32mp1xx_hal_conf.h 這個(gè)頭文件中經(jīng)常會(huì)看到這樣的語(yǔ)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(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)吧。

這里提一下，24000000U 中的 U 表示無(wú)符號(hào)整型，常見的，UL 表示無(wú)符號(hào)長(zhǎng)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(duì)應(yīng)的內(nèi)存，如果超出定義變量的范圍，則截取。

4extern變量聲明

C語(yǔ)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(duì)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(huì)看到看到這樣的語(yǔ)句：

extern uint16_t g_usart_rx_sta;

這個(gè)語(yǔ)句是聲明 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(yǔ)句：

uint16_t g_usart_rx_sta;

extern 的使用比較簡(jiǎn)單，但是也會(huì)經(jīng)常用到，需要掌握。

5typedef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(lái)簡(jiǎn)化變量的定義。typedef 在 HAL 庫(kù)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(kù)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)構(gòu)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(lái)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(lái)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(lái)方便很多。

編輯：黃飛