STM32开发中常用的C语言知识

1 位操作

位操作与位带操作并不相同，位操作就是对一个变量的每一位做运算，而逻辑位操作是对这个变量整体进行运算。

下面是六种常用的操作运算符：

按位取反

void test01()
{
  int num = 7;
  printf("~num = %d
", ~num);//-8


// 0111  按位取反   1000   机器中存放的都是补码   
//补码转换原码需要分有符号数和无符号数两种
}

按位与

void test02()
{
  int num = 128;
//换算为八位，1换算就是00000001， 这样只要所给数字的二进制最后一位是1.那么就是奇数，否则就是偶数
  if ( (num & 1) == 0)    
  {
    printf("num为偶数
");
  }
  else
  {
    printf("num为奇数
");
  }
}

按位异或

void test03()
{
  //按位异或的意思是，两个数字相同为0，不同为1。我们可以利用按位异或实现两个数的交换
  num01 = 1; // 0001
  num02 = 4; // 0100
  printf("num01 ^ num02 = %d", num01 ^ num02); // 5  两个二进制按位异或之后是: 0101


  printf("交换前
");
  printf("num01 = %d
", num1);
  printf("num02 = %d
", num2);


  num01 = num01 ^  num02;
  num02 = num01 ^  num02;
  num01 = num01 ^  num02;
  //不用临时数字实现两个变量交换
  printf("交换后
");
  printf("num01 = %d
", num1);
  printf("num02 = %d
", num2);
}

按位或

计算方法：
    参加运算的两个数，换算为二进制（0、1）后，进行与运算。只有当 相应位上全部为1时取1， 存在0时为0。

printf是格式化输出函数，它可以直接打印十进制，八进制，十六进制，输出控制符分别为%d, %o, %x, 但是它不存在二进制，如果输出二进制，可以手写，但是也可以调用stdlib.h里面的itoa函数，他不是标准库里面的函数，但是大多数编译器里面都有这个函数。

#include 
#include 


int main()
{
  test04();    
}


int test04()
{
    int a = 6;                  //二进制0110
    int b = 3;                  //二进制0011
    int c = a | b;              //a、b按位或，结果8，二进制111，赋值给c
    char s[10];
    itoa(c, s, 2);
    printf("二进制 --> %s
", s);//输出：二进制 -->111
}

左移运算符

void test05()
{
  int num = 6;
  printf("%d
", num << 3);//左移三位，就是0000
}

右移运算符

void test06()
{
  int num = 6; //0110
  printf("%d
", num >> 1); //右移一位，就是0011，输出3
}

上面是用普通c代码举得栗子，下面我们看一下STM32中操作通常用的代码：

（1）比如我要改变 GPIOA-> BSRRL 的状态,可以先对寄存器的值进行& 清零操作

GPIOA-> BSRRL &= 0xFF0F; //将第4位到第7位清零（注意编号是从0开始的）

然后再与需要设置的值进行|或运算：

GPIOA-> BSRRL |= 0x0040; //将第4位到第7位设置为我们需要的数字

（2）通过位移操作提高代码的可读性：

GPIOx->ODR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);

上面这行代码的意思就是，先将"0x01"这个八位十六进制转换为三十二位二进制，然后左移"pinpos"位，这个"pinpos"就是一个变量，其值就是要移动的位数。也就是将ODR寄存器的第pinpos位设置为1。

（3）取反操作使用：

SR寄存器的每一位代表一个状态，如果某个时刻我们想设置一个位的值为0，与此同时，其它位置都为1，简单的作法是直接给寄存器设置一个值：

TIMx->SR=0xFFF7;

这样的作法设置第 3 位为 0，但是这样的作法可读性较差。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)

2 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

标识符意思是所定义的宏名，字符串可以是常数、表达式或者格式串等，例如：

#define PLL_Q 7 //注意，这个定义语句的最后不需要加分号

3 ifdef条件编译

在程序开发的过程中，经常会用到这种条件编译：

#ifdef PLL_Q
   程序段1
#else
  程序段2
#endif

上面这段代码作用就是当这个标识符已经被定义过，那么就进行程序程序段1，如果没有则进行程序段2。当然，和我们设计普通的c代码是一样的，"#else"也可以没有，就是上面的代码减去"#else"和程序段2。

#ifndef PLL_Q //意思就是如果没有定义这个标识符

4 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（一个变量只能定义一次，而extern可以申明很多次）使用例子如下：

extern u16 USART_RX_STA;

上面例子意思就是申明 “USART_RX_STA” 这个变量在其他文件中已经定义了，"u16"的意思是16位的。

5 结构体

定义一个结构体的一般形式为：

struct 结构名
{
  成员列表
};

成员列表由若干个成员组成，每个成员都是该结构体的一个组成部分。对每个成员也必须作类型说明，其形式：

类型说明符 成员名；//比如：int num;

结合上面的说明，我们可以构建一个简单的结构体例子：

struct sutdent
{
  int num;
  char name[20];  //20个字节长的字符
  char sex;
  int age;
  float score;
  char addr[30]; //30个字节长的字符
}

而如果我们想定义结构体变量，那么我们在定义这个结构体的时候直接定义，或者定义完结构体再另外定义结构体变量，比如：

struct sutdent
{
  int num;
  char name[20];  //20个字节长的字符
  char sex;
  int age;
  float score;
  char addr[30]; //30个字节长的字符
}student01,student02; //变量名表列（如果由结构体变量名，那么我们可以不写结构体名称）

有时候我们可能需要用到结构体的嵌套，比如：

struct date
{
  int year, month,day;
};
struct sutdent
{
  int num;
  char name[20];  //20个字节长的字符
  char sex;
  struct date birthday; //这里就用到了结构体的嵌套
  int age;
  float score;
  char addr[30]; //30个字节长的字符
}student01,student02; //变量名表列（如果由结构体变量名，那么我们可以不写结构体名称）

如果需要引用结构体里面的成员内容，可以使用下面的方式：

student01.name = 小李; 
// 结构体变量名.成员名（注意这里用的是点），这里是对这个成员的赋值

结构指针变量说明的一般形式为：

struct 结构名 *结构指针变量名

假如说我们想定义一个指向结构体"student"的指针变量pstu,那么我们可以使用如下代码：

struct student *pstu;

如果我们要给一个结构体指针变量赋初值，那么我们可以使用如下的方式：

struct student
{
  char name[66];
  int num;
  char sex;
}stu;

pstu = &stu;

注意上边的赋值方式，我们如果要进行赋值，那必须使用结构体变量，而不能使用结构体名，像下边这样就是错误的。

struct student
{
  char name[66];
  int num;
  char sex;
}stu;

pstu = &student;

这是因为结构名和结构体变量是两个不同的概念，结构名只能表示一个结构形式，编译系统并不会给它分配内存空间（就是说不会给它分配地址），而结构体变量作为一个变量，编译系统会给它分配一个内存空间来存储。

访问结构体成员的一般形式：

(*pstu).name;   //(1)(*结构指针变量).成员名;
 pstu->name;   //(2)结构指针变量->成员名

结构体的知识就简单说上边这些。

6 typedef类型别名

typedef用来为现有类型创建一个新的名字，或者称为类型别名，用来简化变量的定义（上边extern变量申明的例子中，"u16"就是对"uint16_t"类型名称的简化）。typedef在MDK中用得最多的就是定义结构体的类型别名和枚举类型。

我们定义一个结构体GPIO:

struct _GPIO
{
  _IO uint32_t MODER;
  _IO uint32_tOTYPER;
  ...
};

定义这样一个结构体以后，如果我们想定义一个结构体变量比如"GPIOA"，那么我们需要使用这样的代码：

struct _GPIO GPIOA;

虽然也可以达到我们的目的，但是这样会比较麻烦，而且在MDK中会有很多地方用到，所以，我们可以使用"typedef"为其定义一个别名，这样直接通过这个别名就可以定义结构体变量，来达到我们的目的：

typedef struct
{
  _IO uint32_t MODER;
  _IO uint32_t OTYPER;
}GPIO_typedef;

这样定义完成之后，如果我们需要定义结构体变量，那么我们只需要这样：

GPIO_typedef _GPIOA,_GPIOB;

编辑：黄飞