STM32 編程的C語言基礎

       

剛開始看STM32的庫函數，會有很多疑惑，例如指針怎么用，結構體跟指針怎么配合，例如函數的參數有什么要求，如何實時更新IO口的數據等。如果重新進行C語言的學習，那么要學很久才能夠系統地認識。本文則將比較容易想不起來的知識點進行簡單的整理。

 

1、#ifdef  和 #ifndef

#ifdef 標識符A// 如果標識符A定義了，就編譯程序段1，否則編譯程序段2  

  程序段1  

#else  

  程序段2  

#endif 

 

#ifndef  的功能則與 #ifdef相反，是沒有定義標識符A的時候編譯程序段1。

 

2、全局define

      在軟件的選項中，有如此一欄，在上面填寫的變量則表示在所有的文件中，上述的標識均被定義過。

 

      

 

#ifdef STM32F10X_HD  

   大容量芯片需要的一些變量定義 

#end

 

3、extern變量申明

     C語言中extern可以置於變量或者函數前，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，對於extern申明變量可以多次，但定義只有一次。

 

  extern u16 USART_RX_STA;    

 這個語句是申明USART_RX_STA變量在其他文件中已經定義了，在這里要使用到。

       下面通過一個例子說明一下使用方法。  

在Main.c定義的全局變量id，id的初始化都是在Main.c里面進行的。

Main.c文件 

u8 id; //定義只允許一次 

     main() {  

    id=1;  printf("d%",id);  //id=1 

           test();  

           printf("d%",id);//id=2

        }   

      但是我們希望在test.c的  changeId(void)函數中使用變量id，這個時候我們就需要在test.c里面去申明變量id是外部定義的了，因為如果不申明，變量id的作用域是到不了test.c 文件中。

看下面test.c中的代碼：  

extern u8 id;//申明變量id是在外部定義的，申明可以在很多個文件中進行

void test(void){ id=2; }  

在test.c中申明變量id在外部定義，然后在test.c中就可以使用變量id了。 

 

4、 typedef 類型別名

      typedef用於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MDK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，這樣我們定義變量的方式為：  

      struct  _GPIO  GPIOA;//定義結構體變量GPIOA  

     但是這樣很繁瑣。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 _GPIOA,_GPIOB;  

    這里的GPIO_TypeDef就跟struct _GPIO是等同的作用了。

 

5、結構體  

 

聲明結構體類型：  Struct 結構體名   { 成員列表;  }變量名列表； 例如：  

Struct U_TYPE {  Int BaudRate    Int  WordLength;  }usart1,usart2;  

        在結構體申明的時候可以定義變量，也可以申明之后定義，方法是：  

Struct 結構體名字   結構體變量列表 ; 例如：struct U_TYPE usart1,usart2; 

 

結構體成員變量的引用方法是：   結構體變量名字.成員名  

比如要引用usart1的成員BaudRate，方法是： usart1.BaudRate; 

 

結構體指針變量定義也是一樣的，跟其他變量沒有啥區別。  

例如： struct U_TYPE *usart3；//定義結構體指針變量usart1;  

結構體指針成員變量引用方法是通過 “->”符號實現，

比如要訪問usart3結構體指針指向的結構體的成員變量 BaudRate,方法是：  

Usart3->BaudRate;  

 在我們單片機程序開發過程中，經常會遇到要初始化一個外設比如串口，它的初始化狀態 是由幾個屬性來決定的，比如串口號，波特率，極性，以及模式。對於這種情況，在我們沒有學習結構體的時候，我們一般的方法是：  void USART_Init(u8 usartx,u32 u32 BaudRate,u8 parity,u8 mode); 

 這種方式是有效的同時在一定場合是可取的。但是試想，如果有一天，我們希望往這個函數里 面再傳入一個參數，那么勢必我們需要修改這個函數的定義，重新加入字長這個入口參數。但是如果我們這個函數的入口參數是隨着開發不段的增多，那么是不是我們就要不斷的修改函數的定義呢？這是不是給我們開發帶來很多的麻煩呢？那又怎樣解決這種情況呢？ 

 這樣如果我們使用到結構體就能解決這個問題了。我們可以在不改變入口參數的情況下，只需要改變結構體的成員變量，就可以達到上面改變入口參數的目的。 

我們可以將他們通過定義一個結構體來組合在一個。MDK中是這樣定義的：   

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;  

於是，我們在初始化串口的時候入口參數就可以是USART_InitTypeDef類型的變量或者指針變量了，MDK中是這樣做的：  void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct); 這樣，任何時候，我們只需要修改結構體成員變量，往結構體中間加入新的成員變量，而不需要修改函數定義就可以達到修改入口參數同樣的目的了。

 

6、關於函數中結構體的參數傳遞

     在ST的庫函數中，有許多結構體的用法，就像第5點中講到的一樣，用結構體封裝有利於函數的傳遞。

     下面是摘抄的一些解讀，具有一定的典型性。

     在ST的結構體參數傳遞中，有指針式，也有結構體地址式。

 

（1）用結構體變量名作為參數。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
struct Student{
 string name;
 int score; 
};
int main(){
 Student one;
 void Print(Student one);
 one.name="千手";
 one.score=99;
 Print(one);
 cout<<one.name<<endl;
 cout<<one.score<<endl;//驗證 score的值是否加一了 
 return 0;
}
void Print(Student one){
 cout<<one.name<<endl;
 cout<<++one.score<<endl;//在Print函數中，對score進行加一 
}

 

 

這種方式值采取的“值傳遞”的方式，將結構體變量所占的內存單元的內存全部順序傳遞給形參。在函數調用期間形參也要占用內存單元。這種傳遞方式在空間和實踐上開銷較大，如果結構體的規模很大時，開銷是很客觀的。並且，由於采用值傳遞的方式，如果在函數被執行期間改變了形參的值，該值不能反映到主調函數中的對應的實參，這往往不能滿足使用要求。因此一般較少使用這種方法。

 

（2）用指向結構體變量的指針作為函數參數

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
struct Student{
 string name;
 int score; 
};
int main(){
 Student one;
 void Print(Student *p);
 one.name="千手";
 one.score=99;
 Student *p=&one; 
 Print(p);
 cout<<one.name<<endl;
 cout<<one.score<<endl;//驗證 score的值是否加一了 
return 0;
}
void Print(Student *p){
 cout<<p->name<<endl;
 cout<<++p->score<<endl;//在Print函數中，對score進行加一 
}

 

 

 

這種方式雖然也是值傳遞的方式，但是這次傳遞的值卻是指針。通過改變指針指向的結構體變量的值，可以間接改變實參的值。並且，在調用函數期間，僅僅建立了一個指針變量，大大的減小了系統的開銷。

 

（3）用結構體變量的引用變量作函數參數

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
struct Student{
 string name;
 int score; 
};
int main(){
 Student one;
 void Print(Student &one);
 one.name="千手";
 one.score=99;
Print(one);
 cout<<one.name<<endl;
 cout<<one.score<<endl;//驗證 score的值是否加一了 
 return 0;
}
void Print(Student &one){
 cout<<one.name<<endl;
 cout<<++one.score<<endl;//在Print函數中，對score進行加一 
}

 

 

 實參是結構體變量，形參是對應的結構體類型的引用，虛實結合時傳遞的是地址，因而執行效率比較高。而且，與指針作為函數參數相比較，它看起來更加直觀易懂。因而，引用變量作為函數參數，它可以提高效率，而且保持程序良好的可讀性。

 

7、IMPORT 偽指令

      IMPORT偽指令用於通知編譯器要使用的標號在其他的源文件中定義，但要在當前源文件中引用，而且無論當前源文件是否引用該標號，該標號均會被加入到當前源文件的符號表中。

      在ST的工程建立當中，會有兩種方式，一種是寄存器版本，一種是固件庫版本。

      寄存器版本在新建的過程中就有一些功能和文件不需要添加到。

      在寄存器版本新建工程后，添加啟動文件startup_stm32f10x_hd.s （堆棧、PC初始化，向量異常地址入口初始化、調用MAIN函數），其中，教程里要求注釋掉下面幾行（綠色部分）：

      Reset_Handler   PROC 

                                EXPORT    Reset_Handler                          [WEAK] 

                                IMPORT    __main 

        ;寄存器版本代碼，因為沒有用到 SystemInit 函數，所以注釋掉 

;庫函數版本代碼，建議加上這里（外部必須實現 SystemInit 函數），以初始化 stm32 時鍾等。 

;IMPORT SystemInit       調用SystemInit這個函數

;LDR R0, =SystemInit 

;BLX R0 

 LDR R0, =__main 

 BX R0 

ENDP

 

當報找不到 SystemInit 函數時，解決的辦法有下面三個

   ①在外部（其他任何.c文件里面）定義SystemInit這個函數，空函數也可以。
   ②把  
      IMPORT  SystemInit
      LDR     R0, =SystemInit 
      BLX     R0                            
      這兩句話注釋掉或者去掉。

  ③可以添加system_stm32f10x.c這個庫文件，到工程里面，也可以解決。
     但是第三種方法比較麻煩，因為如果你自己定義了一些函數，也許和system_stm32f10x.c有沖突。

 

8、文件的包含問題

      #include操作是，若后面帶的是<>，則文件在安裝路徑中找；

                                 若后面帶的是“”，則文件在源目錄中找。

 

9、Volatile 語句

    變量前若有加volatile 這個關鍵字，則每當系統用到這個變量時，則必須重新讀取這個變量的值。

    這種語句被大量用來描述一個對應於內存映射的輸入輸出端口，或者寄存器，如IO口的寄存器等。

    如下：

    int flag = 0;

    void car_action ()

    {

while(1)

{

if (flag) car_go( );

}

}

     void car_stop( )

{

flag = 1;

}

      在上述例子中，car_action 沒有更改flag 的操作，所以可能只有第一次執行car_action 才會讀取flag的值。后續都直接采用第一次讀取的值。而實際上在car_stop中，flag的值已經變化。

      在這種情況下，car_action函數的執行結果就可能出錯。

      但若在定義中采用  volatile int flag的寫法，則每次要識別flag時，就會追溯到源地址中存儲的數據去取數據，程序就能正常執行。