单片机C语言编程：高效开发嵌入式应用：掌握单片机C语言编程，高效开发嵌入式应用，缩短开发周期，提升系统性能

# 1. 单片机C语言简介**

单片机C语言是一种针对单片机开发的嵌入式编程语言，它融合了C语言的语法特性和单片机的硬件特性，广泛应用于嵌入式系统开发中。

单片机C语言具有以下特点：

- **紧凑高效：**代码体积小，执行效率高，适合资源受限的单片机系统。
- **可移植性强：**基于C语言语法，可移植到不同的单片机平台。
- **硬件控制能力强：**提供丰富的寄存器访问和底层硬件操作指令，方便对单片机硬件进行控制。

# 2. 单片机C语言语法基础

### 2.1 数据类型和变量

单片机C语言提供了丰富的基本数据类型，包括：

| 数据类型 | 大小 | 取值范围 |
|---|---|---|
| char | 1 字节 | -128 ~ 127 |
| short int | 2 字节 | -32768 ~ 32767 |
| int | 2 字节 | -32768 ~ 32767 |
| long int | 4 字节 | -2147483648 ~ 2147483647 |
| float | 4 字节 | IEEE 754 单精度浮点数 |
| double | 8 字节 | IEEE 754 双精度浮点数 |

变量用于存储数据，其声明语法为：

数据类型 变量名;

例如：

int num;

声明了一个名为 `num` 的整型变量。

### 2.2 运算符和表达式

C语言提供了丰富的运算符，包括：

| 运算符 | 描述 |
|---|---|
| + | 加法 |
| - | 减法 |
| * | 乘法 |
| / | 除法 |
| % | 取模 |
| ++ | 自增 |
| -- | 自减 |
| = | 赋值 |
| == | 等于 |
| != | 不等于 |
| > | 大于 |
| < | 小于 |
| >= | 大于等于 |
| <= | 小于等于 |

表达式是由运算符和操作数组成的，用于计算值。例如：

num = 10 + 5;

计算 `num` 的值为 15。

### 2.3 控制语句

控制语句用于控制程序执行流程，包括：

| 控制语句 | 描述 |
|---|---|
| if-else | 条件执行 |
| switch-case | 多分支选择 |
| for | 循环执行 |
| while | 循环执行 |
| do-while | 循环执行 |
| break | 跳出循环 |
| continue | 继续循环 |

例如：

if (num > 0) {
  // num 为正数
} else {
  // num 为负数或零
}

根据 `num` 的值执行不同的代码块。

### 2.4 函数

函数是代码的封装，用于执行特定任务。函数声明语法为：

返回类型 函数名(参数列表);

例如：

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

定义了一个名为 `add` 的函数，用于计算两个整数的和。

在C语言中，函数调用通过函数名和参数列表进行。例如：

int result = add(10, 5);

调用 `add` 函数，并将结果存储在 `result` 变量中。

# 3.1 指针和数组

#### 指针

指针是一个变量，它存储另一个变量的地址。通过指针，我们可以间接访问其他变量的值。

**语法：**

数据类型 *指针名;

**用法：**

int a = 10;
int *ptr = &a; // ptr 指向 a 的地址

printf("a 的值：%d\n", a); // 输出：10
printf("a 的地址：%p\n", &a); // 输出：0x12345678
printf("ptr 指向的地址：%p\n", ptr); // 输出：0x12345678
printf("ptr 指向的值：%d\n", *ptr); // 输出：10

#### 数组

数组是一种数据结构，它存储相同类型的一组元素。数组中的元素通过索引访问。

**语法：**

数据类型 数组名[数组大小];

**用法：**

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

printf("arr[0] 的值：%d\n", arr[0]); // 输出：1
printf("arr[2] 的地址：%p\n", &arr[2]); // 输出：0x12345680

#### 指针和数组的关系

指针和数组密切相关。数组名本身就是一个常量指针，它指向数组的第一个元素。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

int *ptr = arr; // ptr 指向 arr 的第一个元素

printf("ptr 指向的值：%d\n", *ptr); // 输出：1
printf("ptr + 1 指向的值：%d\n", *(ptr + 1)); // 输出：2

### 3.2 结构体和联合体

#### 结构体

结构体是一种数据结构，它可以存储不同类型的数据成员。

**语法：**

struct 结构体名 {
  数据类型 成员名;
  ...
};

**用法：**

struct student {
  int id;
  char name[20];
  float gpa;
};

struct student s1 = {1, "John Doe", 3.5};

printf("s1.id：%d\n", s1.id); // 输出：1
printf("s1.name：%s\n", s1.name); // 输出：John Doe
printf("s1.gpa：%.2f\n", s1.gpa); // 输出：3.50

#### 联合体