C語言是單片機開發(fā)中的必備基礎(chǔ)知識，本文列舉了部分 STM32 學(xué)習(xí)中比較常見的一些C語言基礎(chǔ)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(fā)中的一些實用技巧。

在不改變其他位的值的狀況下，對某幾個位進行設(shè)值

這個場景在單片機開發(fā)中經(jīng)常使用，方法就是我們先對需要設(shè)置的位用&操作符進行清零操作，然后用 | 操作符設(shè)值。

比如，我要改變 GPIOA 的狀態(tài)，可以先對寄存器的值進行&清零操作：

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

然后再與需要設(shè)置的值進行 | 或運算：

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(shè)置為1。如果寫成：

SysTick-》CTRL |= 0X0002;

這個雖然也能實現(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)置寄存器的時候經(jīng)常被使用，常用于清除某一個/某幾個位。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位翻轉(zhuǎn)，常見的應(yīng)用場景就是控制 LED 閃爍，如下：

GPIOB-》ODR ^= 1 《《 5;

執(zhí)行一次該代碼，就會使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)識符 字符串

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

#define HSE_VALUE 8000000U

定義標(biāo)識符 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，比如宏定義帶參數(shù)，這里就不多講解了。

3ifdef條件編譯

單片機程序開發(fā)過程中，經(jīng)常會遇到一種情況，當(dāng)滿足某條件時對一組語句進行編譯，而當(dāng)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(biāo)識符

程序段1

#else

程序段2#endif

它的作用是：當(dāng)標(biāo)識符已經(jīng)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(jīng)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(chǔ)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(xiàn) 表示浮點型。

這里加了 U 以后，系統(tǒng)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(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(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(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(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)體定義一個別名 GPIO_TypeDef，這樣我們可以通過 GPIO_TypeDef 來定義結(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 使用起來方便很多。

編輯：黃飛