本文主要是介绍STM32开发基础知识之位操作、宏定义、ifdef条件编译、extern变量申明、typedef类型别名、结构体,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
一、引言
本文将对STM32入门开发的基本C语言基础知识进行回顾和总结,一边学者在开发过程中能较顺利地进行。主要包括位操作、define宏定义、ifdef条件编译、extern变量申明、typedef类型别名、结构体等基本知识。
二、基础C语言开发知识总结
(一)、位操作
下面列举几类常见的位操作:
以上的这些位操作在单片机编程开发中到底有什么强大的用处呢?
(1) 可以在不改变其他值的情况下,对某几个位进行设值
相信学过51单片机的读者会时常听说过“取高八位”、“取低四位”、“将最高位置低”、“将最高位置高”……等等。其实我在初学51单片机的时候,听老师讲的一头雾水!直至了解了位操作的原理和使用方法后,才真正懂得了位操作的实用性。
下面进入正题:可以在不改变其他值的情况下,对某几个位进行设值!
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 的状态:
1、可以先对寄存器的值进行&清零操作。
GPIOA->CRL&=0XFFFFFF0F; //将第 4-7 位清 0
2、然后再与需要设置的值进行|或运算
GPIOA->CRL|=0X00000040; //设置相应位的值,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也非常重要,下面让我们看看固件库的 GPIO 初始化的函数里面的一行代码:
GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
这个操作就是将 BSRR 寄存器的第 pinpos 位设置为 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 pinpos 位设置为 1。如果你写成:
GPIOx->BSRR =0x0030;
这样的代码就不好看也不好重用了。
此外,类似这样的代码:
GPIOA->ODR|=1<<5; //PA.5 输出高,不改变其他位
这样我们一目了然, 5 告诉我们是第 5 位也就是第 6 个端口, 1 告诉我们是设置为 1 了。这就是当时学习51单片机的时候老师讲的将某一位置高,即置位高低。
3) ~取反操作使用技巧
SR 寄存器的每一位都代表一个状态,某个时刻我们希望去设置某一位的值为 0,同时其他位都保留为 1,简单的作法是直接给寄存器设置一个值:
TIMx->SR=0xFFF7;
这样的做法设置第 3 位为 0,但是这样的做法同样不好看,并且可读性很差。看看库函数代码中怎样使用的:
TIMx->SR = (uint16_t)~TIM_FLAG;
而 TIM_FLAG 是通过宏定义定义的值:
#define TIM_FLAG_Update ((uint16_t)0x0001)
#define TIM_FLAG_CC1 ((uint16_t)0x0002)
看这个应该很容易明白,可以直接从宏定义中看出 TIM_FLAG_Update 就是设置的第 0 位了,可读性非常强。
(二)、define宏定义
define 是 C 语言中的预处理命令,它用于宏定义,可以提高源代码的可读性,为编程提供
方便。常见的格式:
#define 标识符 字符串
“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。例如:
#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000
定义标识符 SYSCLK_FREQ_72MHz 的值为 72000000
关于define宏定义的理解,我个人觉得可以这样理解:给一个变量或者函数取一个别名。但是为什么要刻意去取别名呢,因为变量为具体数值时不方便记忆和阅读开发,所以取一个别名来代替的话更方便识别,同时更改变量时,也只需改数值即可,其名具有“行不更名坐不改姓”的通用性。
(三)、 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
它的作用是什么呢?
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这个条件编译在MDK里面是用得很多的,在stm32f10x.h这个头文件中经常会看到这样的语句:
#ifdef STM32F10X_HD
大容量芯片需要的一些变量定义
#end
(四)、extern 变量申明
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看到这样的语句:
extern u16 USART_RX_STA;
这个语句是申明 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:
u16 USART_RX_STA;
的出现。下面通过一个例子说明一下使用方法。
在 Main.c 定义的全局变量 id, id 的初始化都是在 Main.c 里面进行的。Main.c文件
u8 id;//定义只允许一次 main() { id=1; printf("d%",id);//id=1 test(); printf("d%",id);//id=2 }
但是我们希望在test.c的 changeId(void)函数中使用变量id,这个时候我们就需要在test.c里面去申明变量 id 是外部定义的了,因为如果不申明,变量 id 的作用域是到不了 test.c 文件中。看下面test.c 中的代码:
extern u8 id;//申明变量 id 是在外部定义的,申明可以在很多个文件中进行
void test(void){
id=2;
}
在 test.c 中申明变量 id 在外部定义,然后在 test.c 中就可以使用变量 id 了。
(五)、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;
…
};
这里定义了一个结构体GPIO,这样我们定义变量的方式为:struct _GPIO GPIOA;//定义结构体变量 GPIOA
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 _GPIOA,_GPIOB;
这里的 GPIO_TypeDef 就跟 struct _GPIO 是等同的作用了。
(六) 、结构体
在32单片机的开发中,MDK 中太多地方使用结构体以及结构体指针,这回时刚开始学习32单片机的同学倍感陌生,一下子摸不着头脑。致使学习 STM32 的积极性大大降低,其实结构体并不是那么复杂。下面我稍微提及一下有关结构体的知识:
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 usart1;
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(u8 usartx,u32 u32 BaudRate,u8 parity,u8 mode);但是如果我们这个函数的入口参数是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?这样如果我们使用到结构体就能解决这个问题了。我们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,就可以达到上面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, BaudRate,wordlength,
Parity,mode,wordlength 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 USART_BaudRate;
uint16_t USART_WordLength;
uint16_t USART_StopBits;
uint16_t USART_Parity;
uint16_t USART_Mode;
uint16_t USART_HardwareFlowControl;
} USART_InitTypeDef;于是,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, MDK 中是这样做的:
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
这样做有什么好处吗?
当然有好处,不然干嘛如此费劲咧~~~~~~~~~~~~~~~~~~
于是,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, MDK 中是这样做的:
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
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。
(七)、结语
以上就是我对单片机开发入门时应该掌握和回顾的知识总结,作为一个经历者和开发者,我希望读者一定不要忽视以上知识的重要性!
愿我们携手同行,逐梦不止!!!
冲冲冲……
这篇关于STM32开发基础知识之位操作、宏定义、ifdef条件编译、extern变量申明、typedef类型别名、结构体的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!