【通信专栏】附录一：单片机C语言基础/逻辑运算/按位运算/结构体/宏定义

在单片机开发中，总有一些C语言基础知识是常常用到的而我们又不易掌握的，今天以STM32单片机为例，总结一下那些常用的C语言基础知识，例如逻辑运算符，结构体，宏定义以及按位运算符。

逻辑运算符

逻辑运算符包含三类：逻辑与（&&）逻辑或（||）以及逻辑非（！），它们的使用还是非常简单的，就不多做解释了，使用说明看下表：

需要注意的是，逻辑运算的结果只有0和1，并不能有其他臆想的使用方法。在STM32单片机开发中，最常用到的大概就是逻辑非了，例如在跑马灯实验中，我们可以应用逻辑非（！）反复置反LED0的状态，以达到使其闪烁的目的：

结构体

结构体是32单片机开发中最常用的数据结构了，整个库函数包都是以结构体为基石搭建起来的，因此熟练掌握结构体的使用非常有必要。这里我们就以单片机中最常见到的算法：PID算法来进行示例。

结构体的声明与定义

声明结构体的一般形式为：

struct 结构体名

{ 成员表列 } ；

例如声明一个包含PID成员变量的结构体：

struct PID

{

float P;

float I;

float D;

}; //全局变量

在声明完毕后，可以另行定义PID结构体变量，例如：

struct PID PID_X;

struct PID PID_Y;

这时便定义了两个PID结构体：PID_X和PID_Y 。

此外还可以在声明结构体时直接定义结构体变量：

struct 结构体名

{

成员表列

} 变量名表列；

结构体的初始化与引用

在结构体定义完后，可以采用两种方式进行初始化：

方法一：在声明时直接初始化

struct PID

{

float P;

float I;

float D;

} PID_X={1.1，2.0，3.4}，PID_Y={2.3,4.2,6.2} ;

方法二：在声明后进行额外初始化

至于结构体变量的引用，就用点（.）运算符就好了：

PID_X . P = 1.1 ;

typedef声明

typedef声明可以定义新的类型名来取代已有的类型名，在STM32单片机开发时常用到的u8 , u16就是这么来的，我们可以双击u8 选中并查看它的定义：

我们可以看到是一个typedef声明的结构体，而里面的uint8_t其实就是无符号字符型，我们可以双击选中它并查看定义，如下图。同样u16,u32也是一个道理。

1：使用简单的类型名代替复杂的类型名：如上图中的

typedef unsigned char uint8_t ；

2：定义一个新的类型名来代替结构体类型：

例如当我们需要定义一个PID结构体时，按照上文，我们需要：

在上图中，结构体名字为

struct PID ,在声明时也需要写为：

struct PID PID_X；

但若使用typedef定义一个新的结构体名时，可以如下：

宏定义define

#开头的语句为 “ 编译预处理指令 ”。

定义一个宏：

#define PI 3.1415926

在程序中用3.1415926 原封不动的替换掉 PI 。

原封不动，就是直接替换，不会隐形的添加括号，例如语句：

#define a 3+3

那么程序中 a*a是什么呢？是 3+3*3+3；而非（3+3）*（3+3）。

没有值的宏

#define _DEBUG

没有值的宏常常用来做条件编译宏，比如在程序中我们来检测是否存在该宏，若没有则执行某程序，若有则执行另外的程序。

按位运算符

C语言的按位运算符已经非常接近底层操作了，包含六个基本运算符号：

• & 按位与
• | 按位或
• ~ 按位取反
• ^ 按位异或
• << 左移
• >> 右移

在前三个里面呢，按位与，按位或，按位取反与本文开头的逻辑运算符相类似，只不过按位运算符是将一个数变为二进制之后对每一位进行计算。在STM32单片机开发中，我们最常用到按位与和按位或的地方便是初始化代码部分了：

上图中红框区域，大家可以这样理解：

将00000010 与00000001进行按位或操作，得到的为00000011，在寄存器中因为第七位和第八位（分别控制P6，P7引脚）变为1，则相应引脚被置高。上图红圈一行可以简化a = b | c ; ，在实际应用中，我们也会见到类似于 a |= b ( a=a | b ) 这样的式子。

按位取反便是将每一位上的数取反，1变0 0变1，

按位异或运算便是将两个数的二进制相对应的位比较，相同为0，不同为1，如下图：

左移运算符的语法如下： value << shift 其 中 ，value是要被操作的整数值，shift是要移动的位数。例如，下 面 的 代码将值13的所有位都向左移 3 位 ：

13<<3 ；

腾出的位置用0填充，超出边界的位被丢弃。

也可以和赋值运算符相结合：

int x = 13 ;

int y = x<<3 ;

在STM32单片机开发时，左移右移运算符更常用于寄存器开发方式。

常用按位运算符技术

1：打开位

下面两项操作打开lottabits中对应于bit表示的位：

lottabits = lottabits | bit; lottabits |= bit ； 它们都将对应的位设为 1，而不管这一位以前的值是多少。这是因为对1和1 或者 0 和 1执行 或操作时，都将得到1。lottabits中其他所有位都保持不变，这是因为对0 和 0 做OR操作将得到 0，对1和做OR操作将生成 1。

2：切换位 下面两项操作切换lottabits中 对 应 于bit表 示 的 位 。也就是说，如果位是关闭的，则将被打 开；如果位是打开的，将被关闭 ：

lottabits = lottabits A bit; lottabits A= b i t ；

3 . 关闭位 下面的操作将关闭lottabits中对应于bit表示的位 ： lottabits = lot t a b i t s & - b i t ； 该语句关闭相应的位，而不管它以前的状态如何。首先，运算符〜bit将 原來为1的位设置为0, 原来为0的位设置为1。对0和任意值执行AND操作都将得到0 , 因此关闭相应的位。lottabits中其他所有位都保持不变，这是因为对 1和任意值执行AND操作时，该位的值将保持不变。下面足一种更简洁的方法：

lottabits & = - b i t ；

好啦，本文到此便结束了，仅是罗列了一些基本的知识点，而且并不全面，因为一旦篇幅过长，相信大家也将没有耐心把它们记住了，不如一点一点的来。微信公众号（行走的机械人）最近一段时间将持续更新【通信专栏】，欢迎关注哦。