嵌入式开发c语言学习教程：从基础到硬件控制，实例代码可复用

想做嵌入式开发的朋友，是不是总觉得 C 语言和硬件结合那块特别难？看着别人写的控制传感器、驱动电机的代码，自己却不知道从哪儿下手？其实啊，嵌入式里的 C 语言用法，虽然比纯软件编程多了点硬件相关的东西，但底子还是咱们学的那些基础语法，今天兔子哥就从基础讲到硬件控制，给的实例代码都是能直接复用的，一起往下看吧！

嵌入式 C 语言和普通 C 语言，到底差在哪儿？

很多人刚开始学的时候，会问嵌入式 C 和我们平时学的 C 语言有啥不一样？说白了，主要是多了和硬件打交道的部分，但基础语法一模一样。
比如变量、循环、函数这些，在哪种 C 语言里都一样用。不一样的地方在于：

• 嵌入式里经常用无符号类型，比如 unsigned char、unsigned int，因为硬件寄存器的值一般都是非负的。
• 会大量用到位操作，比如移位、与或非，因为控制硬件时经常要操作寄存器的某一位或某几位。
• 函数可能会有中断服务函数，硬件触发某个事件时（比如按键按下），会自动跳转到这个函数执行。

举个简单的位操作例子，要把寄存器的第 3 位设置为 1，其他位不变，代码可以这么写：
c运行

#define GPIO_REG (*(volatile unsigned int *)0x40010000) // 寄存器地址GPIO_REG |= (1 << 3); // 第3位置1，其他位不变

这种写法在嵌入式里到处都是，刚开始可能看着别扭，写多了就习惯了。

怎么用 C 语言控制硬件？先从 GPIO 开始

GPIO 就是通用输入输出口，嵌入式开发里最常用的硬件接口了，控制 LED、读取按键状态都靠它。
要控制 GPIO，一般分三步：

1. 使能 GPIO 时钟：就像给硬件通电，不然你怎么操作都没用，不同芯片的时钟寄存器地址不一样，但用法类似。
2. 配置 GPIO 模式：是输入还是输出，比如 LED 一般接输出模式，按键接输入模式。
3. 读写 GPIO 端口：输出模式下写 1 或 0 控制电平，输入模式下读电平判断状态。

给个 LED 闪烁的实例代码框架，这个代码改改寄存器地址，在 STM32、51 单片机上都能用：
c运行

// 假设LED接在GPIOA的第5位#define GPIOA_CLOCK (*(volatile unsigned int *)0x40020000)#define GPIOA_MODE  (*(volatile unsigned int *)0x40020004)#define GPIOA_ODR   (*(volatile unsigned int *)0x40020014)void LED_Init() {GPIOA_CLOCK |= (1 << 0); // 使能GPIOA时钟GPIOA_MODE &= ~(3 << 10); // 清除原来的配置GPIOA_MODE |= (1 << 10);  // 设置为输出模式}void LED_On() {GPIOA_ODR |= (1 << 5); // 第5位置1，LED亮}void LED_Off() {GPIOA_ODR &= ~(1 << 5); // 第5位清0，LED灭}// 主函数里循环亮灭int main() {LED_Init();while(1) {LED_On();Delay_ms(500); // 延时500毫秒LED_Off();Delay_ms(500);}}

这里的 Delay_ms 函数，不同芯片实现不一样，但你可以直接用芯片厂商提供的库函数，或者自己写个简单的延时，这个代码框架是通用的。

传感器数据怎么读？通信协议是关键

嵌入式开发里经常要读传感器数据，比如温湿度、光照强度，这时候就得用到 I2C、SPI 这些通信协议，用 C 语言实现这些协议其实不难。
以 I2C 为例，它只有两根线，一根时钟线 SCL，一根数据线 SDA，通信时要严格按照协议规定的时序来。下面是 I2C 启动信号的代码，这个函数在很多传感器读取中都能复用：
c运行

void I2C_Start() {SDA_HIGH(); // 数据线拉高SCL_HIGH(); // 时钟线拉高Delay_us(5); // 延时一小会儿SDA_LOW();  // 数据线拉低，启动信号Delay_us(5);SCL_LOW();  // 时钟线拉低，准备发送数据}

有个朋友做温湿度传感器项目时，就是用了这个启动信号函数，再加上传感器手册里的读写指令，很快就把数据读出来了。他说其实协议看着复杂，拆成一个个小函数就简单了，比如启动、停止、发送字节、接收字节，每个函数做好了，拼起来就行。

中断怎么用？让硬件自己 “说话”

有时候我们希望硬件发生某个事件时，程序能立刻响应，比如按键按下时马上执行某个操作，这时候就需要用到中断。
配置中断的步骤大概是：

1. 使能中断时钟，和 GPIO 时钟类似。
2. 配置中断触发方式，比如上升沿触发、下降沿触发。
3. 编写中断服务函数，里面放要执行的操作。
4. 使能中断，相当于打开开关。

比如外部中断的配置代码，这个结构在很多场景都能用：
c运行

void EXTI_Init() {// 使能中断时钟RCC->APB2ENR |= (1 << 14);// 配置中断触发方式为下降沿EXTI->FTSR |= (1 << 0);// 使能中断线0EXTI->IMR |= (1 << 0);// 使能NVIC中断NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);}// 中断服务函数，名字要和启动文件里的一致void EXTI0_IRQHandler() {if(EXTI->PR & (1 << 0)) { // 检查是否是线0触发// 这里放中断要执行的操作，比如翻转LEDLED_Toggle();EXTI->PR |= (1 << 0); // 清除中断标志位}}

中断服务函数要尽量短，别放太多代码，不然会影响其他操作，这是很多新手容易犯的错。
兔子哥觉得，学嵌入式 C 语言，最重要的是多动手，拿到一块开发板，对着 datasheet 看寄存器地址，然后写代码去操作，看到 LED 真的闪起来，按键真的有反应，那种成就感是看书比不了的。给的这些代码，你可以保存下来，换个项目改改寄存器地址和参数就能用，能省不少事。
刚开始别贪多，先把 GPIO、中断、简单的通信协议搞明白，再慢慢学复杂的外设。遇到问题多看看芯片手册，那上面写得比谁都清楚。希望这些能帮到你，有啥卡壳的地方，随时来问兔子哥哈。

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