第四章STM32F4开发基础知识入门
这一章，我们将着重STM32开发的一些基础知识，让大家对STM32开发有一个初步的了解，为后面STM32的学习做一个铺垫，方便后面的学习。这一章的内容大家第一次看的时候可以只了解一个大概，后面需要用到这方面的知识的时候再回过头来仔细看看。这章我们分7个小结，
·4.1 MDK下C语言基础复习
·4.2 STM32F4系统架构
·4.3 STM32F4时钟系统
·4.4 IO引脚复用器和映射
·4.5 STM32F4 NVIC中断优先级管理
·4.6 MDK中寄存器地址名称映射分析
·4.7 MDK固件库快速开发技巧
4.1 MDK下C语言基础复习
这一节我们主要讲解一下C语言基础知识。C语言知识博大精深，也不是我们三言两语能讲解清楚，同时我们相信学STM32F4这种级别MCU的用户，C语言基础应该都是没问题的。我们这里主要是简单的复习一下几个C语言基础知识点，引导那些C语言基础知识不是很扎实的用户能够快速开发STM32程序。同时希望这些用户能够多去复习一下C语言基础知识，C语言毕竟是单片机开发中的必备基础知识。对于C语言基础比较扎实的用户，这部分知识可以忽略不看。
4.1.1 位操作
C语言位操作相信学过C语言的人都不陌生了，简而言之，就是对基本类型变量可以在位级别进行操作。这节的内容很多朋友都应该很熟练了，我这里也就点到为止，不深入探讨。下面我们先讲解几种位操作符，然后讲解位操作使用技巧。
C
表4.1.1 16种位操作
这些与或非，取反，异或，右移，左移这些到底怎么回事，这里我们就不多做详细，相信大家学C语言的时候都学习过了。如果不懂的话，可以百度一下，非常多的知识讲解这些操作符。下面我们想着重讲解位操作在单片机开发中的一些实用技巧。
1)不改变其他位的值的状况下，对某几个位进行设值。
这个场景单片机开发中经常使用，方法就是先对需要设置的位用&操作符进行清零操作，然后用|操作符设值。比如我要改变GPIOA->BSRRL的状态，可以先对寄存器的值进行&
清零操作
GPIOA-> BSRRL &=0XFF0F; //将第4-7位清0
然后再与需要设置的值进行|或运算
GPIOA-> BSRRL |=0X0040; //设置相应位的值，不改变其他位的值
2)移位操作提高代码的可读性。
移位操作在单片机开发中也非常重要，我们来看看下面一行代码
GPIOx->ODR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
这个操作就是将ODR寄存器的第pinpos位设置为1，为什么要通过左移而不是直接设置一个固定的值呢？其实，这是为了提高代码的可读性以及可重用性。这行代码可以很直观明了的知道，是将第pinpos位设置为1。如果你写成
GPIOx->ODR =0x0030;
这样的代码就不好看也不好重用了。
3)  ~取反操作使用技巧
SR寄存器的每一位都代表一个状态，某个时刻我们希望去设置某一位的值为0，同时其他位都保留为1，简单的作法是直接给寄存器设置一个值：
TIMx->SR=0xFFF7；
这样的作法设置第3位为0，但是这样的作法同样不好看，并且可读性很差。看看库函数代码中怎样使用的：
TIMx->SR = (uint16_t)~TIM_FLAG;
而TIM_FLAG是通过宏定义定义的值：
#define TIM_FLAG_Update ((uint16_t)0x0001)
#define TIM_FLAG_CC1 ((uint16_t)0x0002) 看这个应该很容易明白，可以直接从宏定义中看出TIM_FLAG_Update就是设置的第0位了，可读性非常强。
4.1.2 define宏定义
define是C语言中的预处理命令，它用于宏定义，可以提高源代码的可读性，为编程提供方便。常见的格式：
#define 标识符字符串
“标识符”为所定义的宏名。“字符串”可以是常数、表达式、格式串等。例如：#define PLL_M 8
定义标识符PLL_M的值为8。
c语言编程入门指南pdf
至于define宏定义的其他一些知识，比如宏定义带参数这里我们就不多讲解。
4.1.3 ifdef条件编译
单片机程序开发过程中，经常会遇到一种情况，当满足某条件时对一组语句进行编译，而当条件不满足时则编译另一组语句。条件编译命令最常见的形式为：
#ifdef 标识符
程序段1
#else
程序段2
#endif
它的作用是：当标识符已经被定义过(一般是用#define命令定义)，则对程序段1进行编译，否则编译程序段2。其中#else部分也可以没有，即：
#ifdef
程序段1
#endif
这个条件编译在MDK里面是用得很多的，在stm32f4xx.h这个头文件中经常会看到这样的语句：#if defined (STM32F40_41xxx)
STM32F40x系列和STM32F41x系列芯片需要的一些变量定义
#end
而(STM32F40_41xxx则是我们通过#define来定义的。条件编译也是c语言的基础知识，这里也就点到为止吧。
4.1.4 extern变量申明
C语言中extern可以置于变量或者函数前，以表示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到
此变量和函数时在其他模块中寻其定义。这里面要注意，对于extern申明变量可以多次，但定义只有一次。在我们的代码中你会看到看到这样的语句：
extern u16 USART_RX_STA;
这个语句是申明USART_RX_STA变量在其他文件中已经定义了，在这里要使用到。所以，你肯定可以到在某个地方有变量定义的语句：
u16 USART_RX_STA;
的出现。下面通过一个例子说明一下使用方法。
在Main.c定义的全局变量id，id的初始化都是在Main.c里面进行的。
Main.c文件
u8 id;//定义只允许一次
main()
{
id=1;
printf("d%",id);//id=1
test();
printf("d%",id);//id=2
}
但是我们希望在main.c的  changeId(void)函数中使用变量id，这个时候我们就需要在main.c 里面去申明变量id是外部定义的了，因为如果不申明，变量id的作用域是到不了main.c文件中。看下面main.c中的代码：
extern u8 id;//申明变量id是在外部定义的，申明可以在很多个文件中进行
void test(void){
id=2;
}
在main.c中申明变量id在外部定义，然后在main.c中就可以使用变量id了。
对于extern申明函数在外部定义的应用，这里我们就不多讲解了。
4.1.5 typedef类型别名
typedef用于为现有类型创建一个新的名字，或称为类型别名，用来简化变量的定义。typedef在MDK用得最多的就是定义结构体的类型别名和枚举类型了。
struct _GPIO
{
__IO uint32_t MODER;
__IO uint32_t OTYPER;
…
};
定义了一个结构体GPIO，这样我们定义变量的方式为：
struct _GPIO GPIOA;//定义结构体变量GPIOA
但是这样很繁琐，MDK中有很多这样的结构体变量需要定义。这里我们可以为结体定义一个别名GPIO_TypeDef，这样我们就可以在其他地方通过别名GPIO_TypeDef来定义结构体变量了。方法如下：
typedef struct
{
__IO uint32_t MODER;
__IO uint32_t OTYPER;
…
} GPIO_TypeDef;
Typedef为结构体定义一个别名GPIO_TypeDef，这样我们可以通过GPIO_TypeDef来定义结构体变量：
GPIO_TypeDef _GPIOA,_GPIOB;
这里的GPIO_TypeDef就跟struct _GPIO是等同的作用了。这样是不是方便很多？
4.1.6 结构体
经常很多用户提到，他们对结构体使用不是很熟悉，但是MDK中太多地方使用结构体以及结构体指针，这让他们一下子摸不着头脑，学习STM32的积极性大大降低，其实结构体并不是那么复杂，这里我们稍微提一下结构体的一些知识，还有一些知识我们会在下一节的“寄存器地址名称映射分析”中讲到一些。
声明结构体类型：
Struct 结构体名{
成员列表;
}变量名列表；
例如：
Struct U_TYPE {
Int BaudRate
Int WordLength;
}usart1,usart2;
在结构体申明的时候可以定义变量，也可以申明之后定义，方法是：
Struct 结构体名字结构体变量列表;
例如：struct U_TYPE usart1,usart2;
结构体成员变量的引用方法是：
结构体变量名字.成员名
比如要引用usart1的成员BaudRate，方法是：usart1.BaudRate;
结构体指针变量定义也是一样的，跟其他变量没有啥区别。
例如：struct U_TYPE *usart3；//定义结构体指针变量usart1;
结构体指针成员变量引用方法是通过“->”符号实现，比如要访问usart3结构体指针指向的结构体的成员变量BaudRate，方法是：
Usart3->BaudRate;
上面讲解了结构体和结构体指针的一些知识，其他的什么初始化这里就不多讲解了。讲到这里，有人会问，结构体到底有什么作用呢？为什么要使用结构体呢？下面我们将简单的通过一个实例回答一下这个问题。
在我们单片机程序开发过程中，经常会遇到要初始化一个外设比如串口，它的初始化状态是由几个属性来决定的，比如串口号，波特率，极性，以及模式等。对于这种情况，在我们没有学习结构体的时候，我们一般的方法是：
void USART_Init(u8 usartx,u32 u32 BaudRate,u8 parity,u8 mode);
这种方式是有效的同时在一定场合是可取的。但是试想，如果有一天，我们希望往这个函数里面再传
入一个参数，那么势必我们需要修改这个函数的定义，重新加入字长这个入口参数。于是我们的定义被修改为：
void USART_Init (u8 usartx,u32 BaudRate, u8 parity,u8 mode,u8 wordlength );
但是如果我们这个函数的入口参数是随着开发不断的增多，那么是不是我们就要不断的修改函数的定义呢？这是不是给我们开发带来很多的麻烦？那又怎样解决这种情况呢？
这样如果我们使用到结构体就能解决这个问题了。我们可以在不改变入口参数的情况下，只需要改变结构体的成员变量，就可以达到上面改变入口参数的目的。
结构体就是将多个变量组合为一个有机的整体。上面的函数，BaudRate,wordlength, Parity,mode,wordlength这些参数，他们对于串口而言，是一个有机整体，都是来设置串口参数的，所以我们可以将他们通过定义一个结构体来组合在一个。MDK中是这样定义的：typedef struct
{
uint32_t USART_BaudRate;
uint16_t USART_WordLength;
uint16_t USART_StopBits;
uint16_t USART_Parity;
uint16_t USART_Mode;
uint16_t USART_HardwareFlowControl;
} USART_InitTypeDef;
于是，我们在初始化串口的时候入口参数就可以是USART_InitTypeDef类型的变量或者指针变量了，MDK中是这样做的：
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
这样，任何时候，我们只需要修改结构体成员变量，往结构体中间加入新的成员变量，而不需要修改函数定义就可以达到修改入口参数同样的目的了。这样的好处是不用修改任何函数定义就可以达到增加变量的目的。
理解了结构体在这个例子中间的作用吗？在以后的开发过程中，如果你的变量定义过多，如果某几个
变量是用来描述某一个对象，你可以考虑将这些变量定义在结构体中，这样也许可以提高你的代码的可读性。
使用结构体组合参数，可以提高代码的可读性，不会觉得变量定义混乱。当然结构体的作用就远远不止这个了，同时，MDK中用结构体来定义外设也不仅仅只是这个作用，这里我们只是举一个例子，通过最常用的场景，让大家理解结构体的一个作用而已。后面一节我们还会讲解结构体的一些其他知识。

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