C語言基礎知識科普

??? C語言是單片機開發中的必備基礎知識，本文列舉了部分STM32學習中比較常見的一些C語言基礎知識。 ?

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語言支持以下六種位操作：

????下面，重點講解一下位操作在單片機開發中的一些實用技巧。1.1 在不改變其他位的值的狀況下，對某幾個位進行設值????這個場景在單片機開發中經常使用，方法就是我們先對需要設置的位用&操作符進行清零操作，然后用 | 操作符設值。????比如，我要改變GPIOA的狀態,可以先對寄存器的值進行&清零操作：

????然后再與需要設置的值進行|或運算：

1.2 移位操作提高代碼的可讀性????移位操作在單片機開發中非常重要，下面是delay_init函數的一行代碼：

SysTick->CTRL?|=?1?<

????這個操作就是將CTRL寄存器的第1位（從0開始算起）設置為1，為什么要通過左移而不是直接設置一個固定的值呢？????其實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位設置為1。如果寫成：

SysTick->CTRL?|=?0X0002;

????這個雖然也能實現同樣的效果，但是可讀性稍差，而且修改也比較麻煩。1.3 ~按位取反操作使用技巧????按位取反在設置寄存器的時候經常被使用，常用于清除某一個/某幾個位。下面是delay_us函數的一行代碼：

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

????該代碼可以解讀為：僅設置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;????????/*?關閉SYSTICK?*/

????可見，前者的可讀性及可維護性都要比后者好很多。1.4 ^按位異或操作使用技巧????該功能非常適合用于控制某個位翻轉，常見的應用場景就是控制LED閃爍，如下：

GPIOB->ODR?^=?1?<

????執行一次該代碼，就會使PB5的輸出狀態翻轉一次，如果我們的LED接在PB5上，就可以看到LED閃爍了。

2?define宏定義

????define是C語言中的預處理命令，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：

????“標識符”為所定義的宏名。“字符串”可以是常數、表達式、格式串等。例如：

????定義標識符HSE_VALUE的值為8000000，數字后的U表示unsigned的意思。至于define宏定義的其他一些知識，比如宏定義帶參數，這里就不多講解了。

3?ifdef條件編譯

????單片機程序開發過程中，經常會遇到一種情況，當滿足某條件時對一組語句進行編譯，而當條件不滿足時則編譯另一組語句。????條件編譯命令最常見的形式為：

#ifdef?標識符????程序段1#else????程序段2#endif

????它的作用是：當標識符已經被定義過(一般是用#define命令定義)，則對程序段1進行編譯，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庫里面是用得很多，在stm32mp1xx_hal_conf.h這個頭文件中經常會看到這樣的語句：

#if?!defined??(HSE_VALUE)??????#define?HSE_VALUE???????24000000U????#endif

????如果沒有定義HSE_VALUE這個宏，則定義HSE_VALUE宏，并且HSE_VALUE的值為24000000U。條件編譯也是C語言的基礎知識吧。????這里提一下，24000000U中的U表示無符號整型，常見的，UL表示無符號長整型，F表示浮點型。????這里加了U以后，系統編譯時就不進行類型檢查，直接以U的形式把值賦給某個對應的內存，如果超出定義變量的范圍，則截取。 ?

4?extern變量申明

????C語言中extern可以置于變量或者函數前，以表示變量或者函數的定義在別的文件中，提示編譯器遇到此變量和函數時在其他模塊中尋找其定義。????這里面要注意，對于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看到看到這樣的語句：

extern?uint16_t?g_usart_rx_sta;

????這個語句是申明g_usart_rx_sta變量在其他文件中已經定義了，在這里要使用到。????所以，你肯定可以找到在某個地方有變量定義的語句：

?uint16_t?g_usart_rx_sta;

????extern的使用比較簡單，但是也會經常用到，需要掌握。 ?

5?typedef類型別名

????typedef用于為現有類型創建一個新的名字，或稱為類型別名，用來簡化變量的定義。typedef在HAL庫用得最多的就是定義結構體的類型別名和枚舉類型了。

struct?_GPIO????{????????__IO?uint32_t?CRL;????????__IO?uint32_t?CRH;????????…????};

????定義了一個結構體GPIO，這樣我們定義結構體變量的方式為：

struct??_GPIO??gpiox;???????/*?定義結構體變量gpiox?*/

????但這樣很繁瑣，HAL庫中有很多這樣的結構體變量需要定義。????這里我們可以為結體定義一個別名GPIO_TypeDef，這樣我們就可以在其他地方通過別名GPIO_TypeDef來定義結構體變量了，方法如下：

typedef?struct????{????????????__IO?uint32_t?CRL;????????????__IO?uint32_t?CRH;????????????…????}?GPIO_TypeDef;

????Typedef為結構體定義一個別名GPIO_TypeDef，這樣我們可以通過GPIO_TypeDef來定義結構體變量：

GPIO_TypeDef gpiox;

????這里的GPIO_TypeDef就跟struct _GPIO是等同的作用了，但是GPIO_TypeDef使用起來方便很多。

　審核編輯：湯梓紅

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