1.IDE开发工具1.1.常用开发工具很多本次学习用的是Visual Studio官网直接下载免费使用下载安装方便。2.C语言概述2.1.概述通俗来说就是一种机器语言人与机器交互的工具。C语言通过编译生成机器可以读懂的语言通过执行相应的命令从而实现我们想要的功能。2.2.C语言程序结构程序是由一个或者多个函数组成必须以main() 函数为入口执行向对应的代码指令。程序开头可以引入C语言自带的包或者开发者自己编写好的包引入后可以直接调用包里的方法。函数包含声明函数名称、返回类型、参数形式和函数体执行内容2.3计算机基础1.位、字节、字长的定义1位 1bit 1kb1024bit 2的10次方 10241字节 8bit。cpu一次并行处理的位数字长。比如64位计算机就是一次可以并行处理16位2.西文编码从ASCII码到字符显示ASCII码就是用二进制编码表示字符(7位或者8位)实现了字符以二进制形式存在到计算机内存中。字符编码解决了字符的存储问题但是没有解决字符的显示问题需要有字符的字型数据。字形数据点阵数据8*8点阵、矢量数据笔画3.汉字字符编码西文字符用一个字节进行编码。国标码GB23120-80 1980年颁发 (4位16进制数表示) 6千多汉字字形码点阵数据16*16点阵、矢量数据笔画现在计算都是用GBK编码对GB23120-80进行了补充2001年颁布了GB18030 可收录2.6万个汉字。4.计算机的硬件系统组成输入设备键盘、鼠标 等处理设备/单片机(存储器、运算器、控制器)显示设备显示器、打印机、投影仪等存储器内存储器ROM只读存储器 RAM随机存储器、外存储器RAMSRAM高速缓存、 DRAM内存条外存储器硬盘、U盘、光盘、软盘显卡数据信号转换成模拟信号。3.C语言-数据和C3.1.示例程序#include stdio.h //引入包 //主函数 返回int类型 参数类型 为空 void butler(void); void getyour_val(void); int main(void) { int num; //定义变量 参数类型 变量名称 num 1; //变量赋值 printf(调用了stdio包里的打印函数 %d \n , num); //打印函数 %d 为占位符用后面参数代替 getyour_val(); return 0; //函数返回值 } void getyour_val() { float weigth; float val_n; printf(请按kg为单位输入您的体重 \n); scanf_s(%f, weigth); //接收输入参数 val_n weigth * 980.4*1000; printf(与你体重相同黄金价格是%f 元\n, val_n); }执行效果3.2.变量与常量程序要完成各项任务就需要使用数据即承载信息的数字和字符。常量有些数据类型使用之前就设定好了整个程序执行过程中没有变化。变量有些数据类型在程序执行期间可能会被赋值或者改变这些称为变量。3.3.数据类型和关键字关键字说明典型占用基本数据类型int整型通常 4 字节char字符型本质是小整数1 字节float单精度浮点型4 字节double双精度浮点型8 字节类型修饰符不单独使用short短整型如 short intlong长整型如 long int、long doublesigned有符号默认即是有符号unsigned无符号只表示非负数常见组合示例unsigned int、long long、unsigned char。构造类型派生类型struct结构体成员内存连续分配union联合体/共用体成员共享同一段内存enum枚举类型定义命名的整数常量集合类型定义与特殊类型typedef为已有类型起别名如 typedef unsigned int uint;void空类型用于无返回值函数、无参数列表、void* 通用指针C99 / C11 标准新增的类型_BoolC99布尔类型需包含 stdbool.h 后可用 bool_ComplexC99复数类型_ImaginaryC99虚数类型_AtomicC11原子类型用于并发编程3.3.1 位、字节、字位最小存储单位0/1字节1个字节为8位 256种情况字:设计计算机给定的自然存储单位。8位计算机一次可以处理8个位的数据也叫8字计算机。64位计算机一次可以处理64个位的数据也叫64字计算机。3.3.2整数和浮点数整数直接按二进制存储浮点数转成科学计数法以二进制的形式分开存在符号位、小数位和指数位ps浮点数因为存储方式的原因在运算过程中可能会损失部分精度。3.4.基本数据类型【代码示例】#include stdio.h #include stdint.h int main(void) { // 标准类型大小32位MCU上 printf(char: %lu 字节\n, sizeof(char)); // 1 printf(short: %lu 字节\n, sizeof(short)); // 2 printf(int: %lu 字节\n, sizeof(int)); // 4 printf(long: %lu 字节\n, sizeof(long)); // 4 printf(long long: %lu 字节\n, sizeof(long long));// 8 printf(float: %lu 字节\n, sizeof(float)); // 4 printf(double: %lu 字节\n, sizeof(double)); // 8 // 嵌入式首选固定宽度类型stdint.h int8_t a -128; // 精确 8位 有符号 uint8_t b 0xFF; // 精确 8位 无符号 int16_t c 1000; // 精确 16位 uint32_t d 0xDEADBEEF;// 精确 32位 return 0; }【代码讲解】嵌入式开发中int 在不同平台可能不同8位单片机是16位32位MCU是32位。使用 stdint.h 中的固定宽度类型int8_t/uint16_t等可以消除移植隐患。sizeof 是编译期运算符返回类型或变量的字节数。常用来计算数组长度、结构体大小等。char 在任何平台都是 1 字节是 C 语言最小的寻址单位。3.5.有符号和无符号混用陷阱#include stdio.h #include stdint.h int main(void) { int32_t a -1; uint32_t b 2; // 危险有符号会被隐式转换为无符号 if (a b) { printf(-1 2\n); } else { printf(-1 2 (无符号比较结果)\n); } // 输出-1 2 (无符号比较结果) // 因为 -1 转为 uint32_t 变成 0xFFFFFFFF // 正确写法统一类型 if (a (int32_t)b) { printf(正确-1 2\n); } return 0; }【代码讲解】当 有符号 和 无符号 类型在同一个表达式中比较或运算时有符号数会被隐式转换为无符号数。-1 转为 uint32_t 后变成 0xFFFFFFFF4294967295远大于 2导致逻辑错误。这是嵌入式开发中极常见的 bug 来源尤其在数组索引、循环条件中。因此尽量用相同类型进行比较或者无符号转成有符号进行比较3.5.1.for循环的简单使用#include stdio.h #include stdint.h int main(void) { int i 10; //uint8_t i 10; for ( i ; i 0; i--) { printf(输出数据i:%d \n, i); } return 0; }正常通过for循环依次输出 109......0如果i设置成uint8_t类型再循环到0之后 会把-1被隐式转换为无符号数下溢变成255永远都是0,程序会进入死循环。3.6.整数溢出与环绕int main(void) { uint8_t i 255; i i1; printf(输出上溢数据uint8_t 2551:%d \n, i); //输出为 0 uint8_t ix 0; ix ix - 1; //没有下溢因为-1不能赋值给无符号变量 printf(输出下溢数据uint8_t 0-1:%d \n, ix); //输出为 255 int8_t i2 127; i2 i2 1; printf(输出上溢数据int8_t 1271:%d \n, i2); //输出为 -128 int8_t i3 -128; i3 i3 - 1; printf(输出下溢数据int8_t -128-1:%d \n, i3); //输出为 127 // 嵌入式中的实际应用计数器环绕 uint32_t timer 0xFFFFFFFF; timer; // 变成 0定时器常用此特性 printf(输出上溢数据uint32_t timer :%d \n, timer); //输出为 0 return 0; }4.指针与地址操作指针Pointer 本质上是一个变量但它存储的不是普通数据而是另一个变量的内存地址。指针是 C 语言的灵魂也是嵌入式开发的核心。寄存器访问、DMA 配置、内存映射、回调函数都离不开指针。4.1.指针基础与取地址int main(void) { uint32_t var 120; uint32_t *p var; // p 指向 var 的地址 printf(var 的值: %d\n, var); printf(var 的地址: %p\n, (void*)var); printf(p 指向的值: %d\n, *p); *p 12; // 通过指针修改值 printf(修改后 var: %d\n, var); // 指针运算 uint16_t arr[4] { 0, 1, 2, 3 }; uint16_t *q arr; q; // 指针存数组指向的是arr[0]地址p后 就指向 arr[1] printf(arr[1] %d\n, *q); printf(arr[1]地址 %p\n, *q); return 0; }1.指针定义 类型 *指针名 例 uint16_t *q2.指针赋值 *指针名 内容(常量、地址、变量、数组 等)例*p12*p var*p var3.获取指针*指针名 或者 指针名例*p指针存的内容或p内容存的地址4.2.指针与数组的关系数组名 buf 在表达式中会退化为指向首元素的指针数组赋值给指针后(p buf; // 不用 buf 本身就是地址),两者可以看成是同一个数组指针。我们可以获取数组内容也可以或者到每个数组成员的地址。#include stdio.h #include stdint.h #include stdlib.h int main(void) { uint16_t buf[11] { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; // 数组名在大多数语境下退化为指针 uint16_t *p; p buf; // 不用 buf 本身就是地址 printf(sizeof(buf) %zu \n, sizeof(buf)); //22 数组所有元素的字节 printf(sizeof(p) %zu \n, sizeof(p)); //8 指针字节 64位系统 uint16_t指针 8字节32位系统则是4 printf(sizeof(p) %zu \n, sizeof(p[0])); //2 元素字节 int n sizeof(buf) / sizeof(buf[0]); printf(arr_len(buf) %d \n, n); // 11 元素个数 // 以下三种方式完全等价 printf(%d\n, buf[3]); // 下标访问 printf(%d\n, *(buf 3)); // 指针偏移解引用 printf(%d\n, 3[buf]); // 等价写法少用 p[5] 99; // 通过指针下标赋值 printf(buf[7] %d\n, buf[7]); printf(通过指针下标赋值后的结果 buf[5] %d\n, buf[5]); //获取地址 printf(p %p\n, p); printf(p[0] %p\n, p[0]); printf(buf %p\n, buf); printf(buf[0] %p\n, buf[0]); return 0; }5.结构体与联合体6.位操作与位域7.内存管理8.函数与函数指针9.预处理与宏10.volatile 与 const11.中断与回调函数12.寄存器映射与硬件访问13.编译与链接14.常见嵌入式陷阱与最佳实践