STM32单片机C语言编程基础：掌握数据类型、变量和运算符的实用指南

# 1. STM32单片机C语言编程简介

STM32单片机C语言编程是一种基于C语言的嵌入式编程语言，专为STM32单片机设计。它结合了C语言的强大功能和STM32单片机的硬件特性，使开发人员能够创建高效、可靠的嵌入式系统。

C语言是一种结构化、过程化的编程语言，具有广泛的应用。它以其简洁、可移植性和效率而闻名。STM32单片机C语言编程将C语言的这些优点与STM32单片机的强大功能相结合，为嵌入式系统开发提供了理想的平台。

STM32单片机C语言编程涉及使用C语言语法和库函数来控制和操作STM32单片机。开发人员可以使用C语言编写代码来配置外设、处理数据、实现算法并与外部设备通信。通过利用STM32单片机的硬件特性，开发人员可以创建高效、低功耗的嵌入式系统，满足各种应用的需求。

# 2. STM32单片机C语言数据类型和变量

### 2.1 数据类型详解

STM32单片机C语言提供了多种数据类型，用于表示不同类型的数值和数据。这些数据类型包括：

#### 2.1.1 整数类型

整数类型用于表示整数，包括有符号和无符号类型。有符号整数可以表示正数和负数，而无符号整数只能表示正数。STM32单片机C语言支持以下整数类型：

- `char`：8位有符号整数
- `short`：16位有符号整数
- `int`：32位有符号整数
- `long`：32位有符号整数（在某些编译器中为64位）
- `long long`：64位有符号整数
- `unsigned char`：8位无符号整数
- `unsigned short`：16位无符号整数
- `unsigned int`：32位无符号整数
- `unsigned long`：32位无符号整数（在某些编译器中为64位）
- `unsigned long long`：64位无符号整数

#### 2.1.2 浮点类型

浮点类型用于表示实数，包括单精度和双精度类型。单精度浮点类型使用32位表示，而双精度浮点类型使用64位表示。STM32单片机C语言支持以下浮点类型：

- `float`：32位单精度浮点类型
- `double`：64位双精度浮点类型

#### 2.1.3 字符类型

字符类型用于表示单个字符。STM32单片机C语言使用`char`类型表示字符。`char`类型通常使用ASCII码表示字符。

### 2.2 变量定义和使用

变量是程序中用于存储数据的命名内存位置。变量必须在使用前进行声明和定义。

#### 2.2.1 变量的声明和赋值

变量的声明指定了变量的类型和名称。变量的赋值操作将一个值存储到变量中。以下示例声明并赋值了一个名为`x`的整数变量：

int x = 10;

#### 2.2.2 变量的存储类型

变量可以存储在不同的内存区域，包括：

- **自动变量：**在函数中声明的变量，在函数调用时分配内存，在函数返回时释放内存。
- **静态变量：**在函数中声明并使用`static`关键字修饰的变量，在程序启动时分配内存，在程序结束时释放内存。
- **全局变量：**在函数外部声明的变量，在程序启动时分配内存，在程序结束时释放内存。

#### 2.2.3 变量作用域

变量的作用域是指变量可以被访问的代码范围。变量的作用域由其声明的位置决定。自动变量的作用域仅限于其声明的函数，而静态变量和全局变量的作用域为整个程序。

# 3.1 算术运算符

算术运算符用于执行算术运算，包括加法、减法、乘法、除法和模运算。

#### 3.1.1 基本算术运算符

| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| + | 加法 | a + b |
| - | 减法 | a - b |
| * | 乘法 | a * b |
| / | 除法 | a / b |
| % | 模运算 | a % b |

**代码块：**

int a = 10, b = 5;
int sum = a + b; // sum = 15
int diff = a - b; // diff = 5
int product = a * b; // product = 50
int quotient = a / b; // quotient = 2
int remainder = a % b; // remainder = 0

**逻辑分析：**

* `a + b` 计算 `a` 和 `b` 的和，结果存储在 `sum` 中。
* `a - b` 计算 `a` 和 `b` 的差，结果存储在 `diff` 中。
* `a * b` 计算 `a` 和 `b` 的积，结果存储在 `product` 中。
* `a / b` 计算 `a` 除以 `b` 的商，结果存储在 `quotient` 中。
* `a % b` 计算 `a` 除以 `b` 的余数，结果存储在 `remainder` 中。

#### 3.1.2 赋值运算符

赋值运算符用于将值分配给变量。

| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| = | 赋值 | a = b |
| += | 加法赋值 | a += b |
| -= | 减法赋值 | a -= b |
| *= | 乘法赋值 | a *= b |
| /= | 除法赋值 | a /= b |
| %= | 模赋值 | a %= b |

**代码块：**

int a = 10;
a += 5; // a = 15
a -= 3; // a = 12
a *= 2; // a = 24
a /= 4; // a = 6
a %= 3; // a = 0

**逻辑分析：**

* `a += 5` 等价于 `a = a + 5`，将 5 加到 `a` 上。
* `a -= 3` 等价于 `a = a - 3`，从 `a` 中减去 3。
* `a *= 2` 等价于 `a = a * 2`，将 `a` 乘以 2。
* `a /= 4` 等价于 `a = a / 4`，将 `a` 除以 4。
* `a %= 3` 等价于 `a = a % 3`，将 `a` 除以 3 并取余数。

#### 3.1.3 自增自减运算符

自增自减运算符用于递增或递减变量的值。

| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| ++ | 自增 | a++ |
| -- | 自减 | a-- |

**代码块：**

int a = 10;
a++; // a = 11
a--; // a = 10

**逻辑分析：**

* `a++` 将 `a` 的值递增 1。
* `a--` 将 `a` 的值递减 1。

# 4. STM32单片机C语言控制语句

### 4.1 顺序结构

#### 4.1.1 基本顺序结构

基本顺序结构是最简单的控制结构，它按顺序执行语句，没有分支或循环。例如：

int main() {
  // 顺序执行的语句
  int a = 10;
  int b = 20;
  int c = a + b;
  printf("c = %d\n", c);
  return 0;
}

#### 4.1.2 分支结构

分支结构用于根据条件执行不同的代码块。最常见的分支结构是`if-else`结构。`if`语句指定一个条件，如果条件为真，则执行`if`块中的语句；如果条件为假，则执行`else`块中的语句。例如：

int main() {
  int a = 10;
  if (a > 5) {
    // a 大于 5 时执行的语句
    printf("a 大于 5\n");
  } else {
    // a 小于或等于 5 时执行的语句
    printf("a 小于或等于 5\n");
  }
  return 0;
}

### 4.2 循环结构

循环结构用于重复执行一段代码块。最常见的循环结构是`for`、`while`和`do-while`循环。

#### 4.2.1 for循环

`for`循环使用一个初始化语句、一个条件语句和一个后置语句来控制循环。初始化语句在循环开始前执行一次，条件语句在每次循环开始前执行，后置语句在每次循环结束后执行。例如：

int main() {
  int i;
  for (i = 0; i < 10; i++) {
    // 循环体
    printf("i = %d\n", i);
  }
  return 0;
}

#### 4.2.2 while循环

`while`循环使用一个条件语句来控制循环。条件语句在每次循环开始前执行，如果条件为真，则执行循环体；如果条件为假，则退出循环。例如：

int main() {
  int i = 0;
  while (i < 10) {
    // 循环体
    printf("i = %d\n", i);
    i++;
  }
  return 0;
}

#### 4.2.3 do-while循环

`do-while`循环与`while`循环类似，但它至少执行一次循环体，然后才检查条件。例如：

int main() {
  int i = 0;
  do {
    // 循环体
    printf("i = %d\n", i);
    i++;
  } while (i < 10);
  return 0;
}

### 4.3 选择结构

选择结构用于根据条件选择执行不同的代码块。最常见的选择结构是`if-else`和`switch-case`结构。

#### 4.3.1 if-else结构

`if-else`结构是分支结构的一种，它根据条件执行不同的代码块。`if`语句指定一个条件，如果条件为真，则执行`if`块中的语句；如果条件为假，则执行`else`块中的语句。例如：

int main() {
  int a = 10;
  if (a > 5) {
    // a 大于 5 时执行的语句
    printf("a 大于 5\n");
  } else {
    // a 小于或等于 5 时执行的语句
    printf("a 小于或等于 5\n");
  }
  return 0;
}

#### 4.3.2 switch-case结构

`switch-case`结构也是一种选择结构，它根据一个表达式选择执行不同的代码块。表达式可以是任何整型或枚举类型。`switch`语句指定表达式，`case`语句指定要执行的代码块。例如：

int main() {
  int a = 10;
  switch (a) {
    case 1:
      // a 等于 1 时执行的语句
      printf("a 等于 1\n");
      break;
    case 2:
      // a 等于 2 时执行的语句
      printf("a 等于 2\n");
      break;
    default:
      // a 不等于 1 或 2 时执行的语句
      printf("a 不等于 1 或 2\n");
      break;
  }
  return 0;
}

# 5. STM32单片机C语言函数和数组

### 5.1 函数基础

#### 5.1.1 函数的定义和调用

函数是将代码组织成可重用模块的一种方法。函数由以下部分组成：

- **函数头：**指定函数的名称、参数和返回值类型。
- **函数体：**包含函数的实际代码。

函数的定义如下：

returnType functionName(parameterList) {
  // 函数体
}

要调用函数，只需使用其名称和参数：

functionName(arguments);

#### 5.1.2 函数的参数传递

函数可以通过参数传递数据。参数在函数头中声明，并在函数调用时传递。

参数可以是以下类型：

- **值传递：**将参数的副本传递给函数。
- **引用传递：**将参数的地址传递给函数，允许函数修改原始数据。

#### 5.1.3 函数的返回值

函数可以通过 `return` 语句返回一个值。返回值的类型在函数头中指定。

如果没有指定返回值类型，则函数将返回 `void`。

### 5.2 数组基础

#### 5.2.1 数组的定义和使用

数组是一种数据结构，用于存储相同类型的一组元素。数组使用索引来访问元素。

数组的定义如下：

dataType arrayName[size];

其中：

- `dataType` 是数组元素的数据类型。
- `arrayName` 是数组的名称。
- `size` 是数组的大小（元素数量）。

要访问数组元素，可以使用索引：

arrayName[index];

#### 5.2.2 多维数组

多维数组是具有多个维度的数组。例如，一个二维数组可以表示一个表格。

多维数组的定义如下：

dataType arrayName[size1][size2]...[sizeN];

其中：

- `size1`, `size2`, ..., `sizeN` 是数组的维度大小。

#### 5.2.3 字符数组

字符数组用于存储字符串。字符串是使用空字符 (`\0`) 结尾的字符序列。

字符数组的定义如下：

char arrayName[size];

其中：

- `size` 是字符数组的大小（字符数量，包括空字符）。