STM32单片机库函数详解：标准库、外设库、中间件的权威指南

# 1. STM32单片机库函数简介

STM32单片机库函数是一组预先编写的软件模块，为STM32单片机提供了常用的功能，如内存管理、字符串处理、数学运算和外设控制等。使用库函数可以大大简化STM32单片机程序的开发，提高开发效率和代码质量。

STM32单片机库函数分为标准库函数、外设库函数和中间件函数三类。标准库函数提供了C语言标准库中定义的函数，如内存管理函数、字符串处理函数和数学函数等。外设库函数提供了对STM32单片机外设的控制和管理，如GPIO库函数、定时器库函数和UART库函数等。中间件函数提供了更高级别的功能，如操作系统、网络协议栈和文件系统等。

# 2. 标准库函数详解

### 2.1 内存管理函数

#### 2.1.1 malloc()和free()函数

**malloc()函数**

* **功能：**动态分配一块指定大小的内存空间。
* **语法：**

void *malloc(size_t size);

* **参数：**
* `size`：要分配的内存大小（以字节为单位）。
* **返回值：**
* 指向分配内存块首地址的指针。如果分配失败，返回NULL。

**free()函数**

* **功能：**释放由malloc()分配的内存空间。
* **语法：**

void free(void *ptr);

* **参数：**
* `ptr`：要释放的内存块的首地址。
* **返回值：**
* 无。

**逻辑分析：**

malloc()函数使用系统堆内存来分配空间。如果堆内存不足，则分配失败并返回NULL。free()函数将释放由malloc()分配的内存块，使其可以被其他程序使用。

#### 2.1.2 calloc()和realloc()函数

**calloc()函数**

* **功能：**动态分配一块指定大小的内存空间并将其初始化为0。
* **语法：**

void *calloc(size_t num, size_t size);

* **参数：**
* `num`：要分配的元素数量。
* `size`：每个元素的大小（以字节为单位）。
* **返回值：**
* 指向分配内存块首地址的指针。如果分配失败，返回NULL。

**realloc()函数**

* **功能：**改变已分配内存块的大小。
* **语法：**

void *realloc(void *ptr, size_t size);

* **参数：**
* `ptr`：要改变大小的内存块的首地址。
* `size`：要改变的大小（以字节为单位）。
* **返回值：**
* 指向改变大小后的内存块首地址的指针。如果改变大小失败，返回NULL。

**逻辑分析：**

calloc()函数与malloc()类似，但它会将分配的内存块初始化为0。realloc()函数允许改变已分配内存块的大小，如果新大小大于原大小，则会重新分配一块更大的内存块并复制原内存块中的数据。

### 2.2 字符串处理函数

#### 2.2.1 strcpy()和strncpy()函数

**strcpy()函数**

* **功能：**将一个字符串复制到另一个字符串中。
* **语法：**

char *strcpy(char *dest, const char *src);

* **参数：**
* `dest`：目标字符串。
* `src`：源字符串。
* **返回值：**
* 指向目标字符串dest的指针。

**strncpy()函数**

* **功能：**将一个字符串复制到另一个字符串中，并指定复制的长度。
* **语法：**

char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

* **参数：**
* `dest`：目标字符串。
* `src`：源字符串。
* `n`：要复制的字符数。
* **返回值：**
* 指向目标字符串dest的指针。

**逻辑分析：**

strcpy()函数将源字符串src复制到目标字符串dest中，直到遇到'\0'字符。strncpy()函数类似于strcpy()，但它只复制指定长度的字符，并会在目标字符串的末尾添加'\0'字符。

#### 2.2.2 strcmp()和strncmp()函数

**strcmp()函数**

* **功能：**比较两个字符串。
* **语法：**

int strcmp(const char *str1, const char *str2);

* **参数：**
* `str1`：第一个字符串。
* `str2`：第二个字符串。
* **返回值：**
* 如果str1等于str2，返回0；如果str1大于str2，返回正整数；如果str1小于str2，返回负整数。

**strncmp()函数**

* **功能：**比较两个字符串，并指定比较的长度。
* **语法：**

int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n);

* **参数：**
* `str1`：第一个字符串。
* `str2`：第二个字符串。
* `n`：要比较的字符数。
* **返回值：**
* 如果str1等于str2，返回0；如果str1大于str2，返回正整数；如果str1小于str2，返回负整数。

**逻辑分析：**

strcmp()函数比较两个字符串，直到遇到'\0'字符或字符串结束。strncmp()函数类似于strcmp()，但它只比较指定长度的字符。

### 2.3 数学函数

#### 2.3.1 sin()和cos()函数

**sin()函数**

* **功能：**计算一个角度的正弦值。
* **语法：**

double sin(double angle);

* **参数：**
* `angle`：要计算正弦值的角度（以弧度为单位）。
* **返回值：**
* 该角度的正弦值。

**cos()函数**

* **功能：**计算一个角度的余弦值。
* **语法：**

double cos(double angle);

* **参数：**
* `angle`：要计算余弦值的角度（以弧度为单位）。
* **返回值：**
* 该角度的余弦值。

**逻辑分析：**

sin()和cos()函数使用三角学公式来计算角度的正弦值和余弦值。这些函数通常用于图形、物理和信号处理等应用中。

#### 2.3.2 pow()和sqrt()函数

**pow()函数**

* **功能：**计算一个数的幂。
* **语法：**

double pow(double base, double exponent);

* **参数：**
* `base`：底数。
* `exponent`：指数。
* **返回值：**
* `base`的`exponent`次幂。

**sqrt()函数**

* **功能：**计算一个数的平方根。
* **语法：**

double sqrt(double number);

* **参数：**
* `number`：要计算平方根的数。
* **返回值：**
* `number`的平方根。

**逻辑分析：**

pow()函数使用数学公式来计算一个数的幂。sqrt()函数使用迭代算法来计算一个数的平方根。这些函数通常用于数学、科学和工程等应用中。

# 3. 外设库函数详解

### 3.1 GPIO库函数

#### 3.1.1 GPIO_Init()和GPIO_DeInit()函数

**GPIO_Init()函数**

* **语法：**

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

* **参数：**
* `GPIOx`：GPIO端口地址
* `GPIO_InitStruct`：GPIO初始化结构体

* **功能：**
* 初始化GPIO端口，配置引脚模式、输出类型、拉/下拉电阻等参数。

* **代码示例