单片机C语言程序设计：外围设备接口与驱动开发，全面掌握硬件控制

# 1. 单片机C语言基础**

单片机是一种集成了CPU、存储器、输入/输出接口等多种功能于一体的微型计算机。单片机C语言是专为单片机开发而设计的编程语言，它具有代码简洁、执行效率高、可移植性好等优点。

本节将介绍单片机C语言的基础知识，包括数据类型、变量、运算符、控制语句、函数等内容。掌握这些基础知识是学习单片机编程的基础。

# 2. 单片机外围设备接口

单片机外围设备接口是单片机与外部设备进行数据交换和控制的桥梁，是单片机系统不可或缺的一部分。常见的单片机外围设备接口包括I/O端口、定时器、串口等。

### 2.1 I/O端口

#### 2.1.1 I/O端口的配置和使用

I/O端口是单片机与外部设备进行数据交换的通道，可以配置为输入或输出模式。

**配置I/O端口**

// 将PA0配置为输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

**使用I/O端口**

// 读取PA0的输入电平
uint8_t input = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0);

#### 2.1.2 中断处理

中断是一种硬件机制，当外部事件发生时，可以打断当前正在执行的程序，转而执行中断服务程序。

**中断配置**

// 配置外部中断0
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

**中断服务程序**

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    // 中断处理代码
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
}

### 2.2 定时器

#### 2.2.1 定时器的工作原理

定时器是一种可以产生周期性或单次脉冲的硬件模块，常用于产生延时、定时、计数等功能。

**定时器配置**

// 配置TIM2为向上计数模式，时钟源为APB1
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 10000;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7200;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

**定时器启动**

// 启动TIM2
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

#### 2.2.2 定时器中断应用

定时器中断可以用来产生周期性的事件，常用于实时控制和数据采集。

**中断配置**

// 配置TIM2更新中断
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

**中断服务程序**

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    // 中断处理代码
    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}

### 2.3 串口

#### 2.3.1 串口通信原理

串口是一种异步通信接口，通过发送和接收串行数据实现与外部设备的通信。

**串口配置**

// 配置USART1为8位数据位，1个停止位，无校验
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

**串口发送数据**

// 发送一个字节
USART_SendData(USART1, 0x55);

**串口接收数据**

// 接收一个字节
uint8_t data = USART_ReceiveData(USART1);

# 3. 单片机外围设备驱动开发

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