ARM®mbed OS入门开发 mbed 程序的语言基础 转
本帖最后由 anywill 于 2016-10-23 21:53 编辑mbed 程序的语言基础
mBed程序采用C++进行编写，并在此基础上添加了一些自定义的函数和常量，所以我们在这有必要简单地了解一下相应的语言基础。
常量常量是在程序运算过程中不变的量，常量在程序中经常直接出现，如数字1768；字符‘m’；字符串“mbed”等，此时只要求它们符合相应类型数据的表示方法。相应于各种数据类型，有整型常量、浮点型常量、字符型常量及字符串常量。有时为了代码编写的方便，我们会用一个标识符来代表一个常量，通过宏定义预处理指令来实现，这就是常量定义，格式如下：#define 标识符常量 由用户命名的标识符是符号常量名。作为符号常量名，一般大写，一旦定义，在程序中凡是出现常量的地方均可用符号常量名来代替，对使用了符号常量的程序在编译前会以实际常量替代符号常量。mbed中定义的常量举例如下：#define DEVICE_ANALOGIN 1 //是否支持ADC采集#define DEVICE_ANALOGOUT 1 //是否支持DAC输出 变量及其数据类型只要没有超过内存限制，mBed可以按照C++语法自由定义变量，但变量的数据类型必须是以下类型之一：bool：布尔类型，只有true和false两个值，分别代表数值1和0，占用1个字节。char：字符类型，用来表示一个字符但存储为字符的ASCII值，数值范围是-128到127，占用1个字节。byte：字节类型，数值范围是0到255，占用1个字节。short：短整型，数值范围是-32768到32767，占用2个字节。unsigned short：无符号短整型，数值范围是0到65535，占用2个字节。int：整型，数值范围是-2^31到2^31-1，占用4个字节。unsigned int：无符号短整型，数值范围是0到2^32-1，占用4个字节。long：长整型，数值范围是–2^63到2^63-1，占用8个字节。unsigned long：无符号长整型，数值范围是0到2^63，占用8个字节。float：浮点型，用来表示小数，占用4个字节。double：高精度浮点型，用来表示小数，占用8个字节。Array：数组类型，如下面的定义：int light = {0, 20, 50, 75, 100,150}; 枚举在实际问题中，有些变量的取值被限定在一个有限的范围内。例如，LPC1768的UART只能是UART0、UART1、UART2、UART3，I2C只能是I2C0、I2C1、I2C2等等。如果把这些量说明为整型，字符型或其它类型显然是不妥当的。为此，C/C++语言还提供了一种称为“枚举”的类型。在“枚举”类型的定义中列举出所有可能的取值，被说明为该“枚举”类型的变量取值不能超过定义的范围。定义一个变量是枚举类型，可以先定义一个枚举类型名，然后再说明这个变量是该枚举类型，也可以直接定义枚举类型变量，mBed中一般采用的是后者，如下面的例子：typedefenum { SPI_0 = (int)LPC_SSP0_BASE, SPI_1 = (int)LPC_SSP1_BASE} SPIName; typedefenum { I2C_0 = (int)LPC_I2C0_BASE, I2C_1 = (int)LPC_I2C1_BASE, I2C_2 = (int)LPC_I2C2_BASE} I2CName;对于枚举类型的使用，我们需要理解以下几点：l枚举元素不是变量，而是常数，因此枚举元素又称为枚举常量，因为是常量，所以不能对枚举元素进行赋值。l枚举元素作为常量，它们是有值的，C/C++ 语言在编译时按定义的顺序使它们的值为 0,1,2,…；如果在定义枚举类型时指定元素的值，也可以改变枚举元素的值，如下面的定义，它就是从1开始的，需要注意的是，枚举元素的值是可以相同的。typedefenum { PWM_1 = 1, PWM_2, PWM_3, PWM_4, PWM_5, PWM_6} PWMName; typedefenum { // LPC Pin Names P0_0 = LPC_GPIO0_BASE, P0_1, P0_2, … // mbed DIP Pin Names p5 = P0_9, p6 = P0_8, p7 = P0_7, p8 = P0_6, p9 = P0_0, p10 = P0_1, p11 = P0_18, p12 = P0_17, … // Not connected NC = (int)0xFFFFFFFF} PinName;l枚举值可以用来作判断。枚举值的比较规则是：按其在说明时的顺序号比较，如，PWM5>PWM3。l一个整数不能直接赋给一个枚举变量，必须强制进行类型转换才能赋值。例如：pwm=(enum PWMName)2；这个赋值的意思是，将顺序号为2 的枚举元素赋给 pwm，相当于pwm =PWM_2；在mBed代码中，有大量的枚举类型，而且和常量定义结合紧密，如下面的代码，后面的常量值都是枚举元素：// Default peripherals#define MBED_SPI0 p5, p6, p7, p8#define MBED_SPI1 p11, p12, p13, p14#define MBED_UART0 p9, p10#define MBED_UART1 p13, p14#define MBED_UART2 p28, p27#define MBED_UARTUSB USBTX, USBRX
运算符 mBed使用C/C++的运算符，包括数学运算法、逻辑运算符和二进制运算符三部分内容。 数学运算符：支持加(+)，减(-)，乘(*)，除(/)，求余(%)五种基本运算，需要注意的是，参与运算的数据类型的不同会导致结果的不同，如都是整型的情况下10/3=3，而有浮点型参与的情况下10/3.0=3.3，也就是说运算结果的数据类型和参与运算的数据类型相关，同时还要考虑运算结果的溢出情况，如下面的代码，理想结果是1000，实际结果却是232，就是1000溢出后的结果：byte i=10； i=i*100; 逻辑运算符：支持非(!)，与(&&)，或(||)三种逻辑运算符。二进制运算符：支持按位非(!),支持按位与(&),支持按位或(|)，支持按位异或(^)，左移(>>)，右移(<<)6中二进制运算符。 控制结构mBed使用C/C++的控制结构即以下四种类型：if…else：条件判断结构，下面的代码只有val=1的时候才把led管脚置高：if (val == 1) { led=1;}Else{ led =0;}for: 循环结构，下面的代码会把管脚置高10次：for (int i = 0; i < 10; i++) {led=1;wait(1);}switch case：分支结构，下面的代码会根据val的值把不同的管脚置高：switch (val) {case 1:led1=1;break;case 2:led2=1;break;default: }while/do while：循环结构，下面的代码会把管脚置高512次，while/do while的区别是while里面的循环体有机会一次都不执行，而do while循环体至少执行1次：int val = 0;while (sensorValue < 512) {led1=1;wait(1);val++；} do {led1=1;wait(1);val++；} while (val < 512);在循环结构中我们需要合理利用break和continue关键词，前面表示直接跳出循环而continue表示跳过本次循环，如下面的代码，当x值不在140到200之间时，程序将跳过后续的led1=1;wait(1);然后开始下一轮循环：但如果采用break，程序将直接跳出for循环，执行代码led1=1。for (light = 0; light < 255; light++){if ((x > 140) && (x < 200))continue;led1=1;wait(1);}led2=1;时间等待函数 考虑到所有的应用都会用到时间等待函数，如前面例子中的wait，所以我们也把时间等待函数放在程序设计基础中介绍，mBed一共提供了三个时间等待函数，其具体实现如下：void wait(float s) { wait_us(s * 1000000.0f);}void wait_ms(int ms) { wait_us(ms * 1000);}void wait_us(int us) { uint32_t start = us_ticker_read(); while ((us_ticker_read() - start) < (uint32_t)us);} 从中可以看出，这三个函数的本质都是wait_us，需要注意的是，wait函数输入的是浮点类型，单位是秒,wait_ms和wait_us输入的都是整形，单位分别是毫秒和微妙，而这里用到的us_ticker_read()也是一个很常用的时间函数，表示系统reset后已经运行了多长时间了。现在我们可以综合利用上面的一些函数完成新的HelloWorld程序了，我们新建一个名为HelloWorld2的工程，HelloWorld2.cpp的代码如下,程序上载后你就可以通过串口工具查看其运行效果,它会定时输出系统运行的时间：#define DELAY_MS 500DigitalOut led(LED1);Serial pc(USBTX,USBRX); int main() { pc.baud(115200); while (1) { led=1; wait_ms(DELAY_MS); pc.printf("hello world,system had passed %d ms.\n",us_ticker_read()); led=0; wait_ms(DELAY_MS); }}
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