良许Linux教程网 干货合集 嵌入式开发 | 单片机能用C++开发吗?

嵌入式开发 | 单片机能用C++开发吗?

在单片机编程中,通常使用汇编语言或者C语言进行开发,而使用C++进行开发的并不常见。然而,完全可以使用C++开发单片机应用。

接下来,我们以Keil和STM32为例,演示如何使用C++编程点亮LED,为初学者提供一些思路。

那么,为什么在单片机编程中很少使用C++呢?这是因为C++语言是一种面向对象的语言,而在小型嵌入式系统中,面向对象编程的开销较大,会占用较多的存储器和处理器资源,从而影响单片机系统的性能。此外,C++的一些特性和标准库也不一定适用于单片机开发环境。

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C语言是面向过程的语言,C++是面向对象的编程语言。结合本文来说,面向过程相比面向对象的编程,生成代码量(bin文件)更小,运行效率更高。

所以,C语言相比C++具有更小代码量(bin文件)、更快的运行速度。

当然,这里是C相对C++而言。其实,汇编相对C而言,具有更小代码量和更快的运行速度。(可以参看文章:用 汇编 和 C语言 点灯程序有什么不一样?)

因为单片机的RAM和Flash资源相比较小,运行速度也相对较低,所以,你会发现:很少有人在单片机上面用C++开发项目。

其实,随着单片机的存储资源以及运行速度的增加,目前有些工程师开始用C++开发单片机项目了。

准备工作

在Keil MDK开发环境下,用C语言开发STM32比较常见了,什么开发环境安装、创建工程等这些步骤,本文不讲述,请参看我文章:

Keil系列教程01_Keil介绍、下载、安装与注册

Keil系列教程02_新建基础软件工程

这是Keil的基础教程,有不懂的同学,可以在我公众号后台回复关键字“Keil系列教程”阅读Keil更多的使用方法。

然后就是需要懂一些C++的基础语法,本文讲述的内容比较基础,用到C++很基础的知识。比如:类、对象这些基础内容。

没学过C++也没关系,只要懂C语言,在网上现学C++基础知识,难度都不大。

使用说明

在Keil MDK环境下,使用的是ARM编译器(Arm Compiler),很多网上教程使用V6编译,其实V5和V6版本都是支持C++编程语言的。

在工程中添加C++源代码(比如:main.cpp)

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使用V5和V6,工程配置的选项有些差异:

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ST的开发库都已经做了支持,你会看到这么一段代码:

#ifdef __cplusplus
 extern "C" {
#endif

//这里C源代码

#ifdef __cplusplus
}
#endif

什么意思呢?

这是一段预处理,从预处理代码可以看得出来,大概意思就是:支持C和C++混合编程

定义LED类

在本文默认大家掌握了用C语言开发STM32流水灯的知识,直接描述C++代码内容。

本文讲述一个很基础的例子**”LED点灯”**,用C++编程实现的方法很多,这里将其中一个基础的方法。

首先,创建一个main.cpp源代码文件,定义一个LED类:

class LED_Class{
}

然后定义私有成员(当然,public也可以):

class LED_Class{
private:
  GPIO_TypeDef *GPIOx;
  uint16_t GPIO_Pin;
  uint32_t RCC_APB2Periph;
}

再次就是用到的函数:初始化GPIO、打开、关闭LED等。

class LED_Class{
private:
  GPIO_TypeDef *GPIOx;
  uint16_t GPIO_Pin;
  uint32_t RCC_APB2Periph;

public:
  LED_Class(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin, uint32_t RCC_APB2Periph){
    LED_Class::GPIOx = GPIOx;
    LED_Class::GPIO_Pin = GPIO_Pin;
    LED_Class::RCC_APB2Periph = RCC_APB2Periph;
  }

  void Init(void){
      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph, ENABLE);
    
      GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin;
      GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
      GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);
  }

  void Open(void){
    GPIO_SetBits(GPIOx, GPIO_Pin);
  }

  void Close(void){
    GPIO_ResetBits(GPIOx, GPIO_Pin);
  }
};

这个代码是不是很简单,即使你不会C++,只要懂C语言,相信都能看懂。

流水灯实现(main函数)

用C++的思路和C语言类似,先初始化,然后再实现

int main(void)
{
  LED_Class LED1(GPIOF, GPIO_Pin_7, RCC_APB2Periph_GPIOF);
  LED_Class LED2(GPIOF, GPIO_Pin_8, RCC_APB2Periph_GPIOF);

  LED1.Init();
  LED2.Init();

  while(1)
  {
    LED1.Open();
    LED2.Open();
    Delay(10);

    LED1.Close();
    LED2.Close();
    Delay(10);
  }
}

还有一种初始化:

int main(void)
{
  LED_Class *LED1 = new LED_Class(GPIOF, GPIO_Pin_7, RCC_APB2Periph_GPIOF);
  LED_Class *LED2 = new LED_Class(GPIOF, GPIO_Pin_8, RCC_APB2Periph_GPIOF);

  LED1->Init();
  LED2->Init();

  while(1)
  {
    LED1->Open();
    LED2->Open();
    Delay(50);

    LED1->Close();
    LED2->Close();
    Delay(50);
  }
}

编译出来的代码量相对更大:

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然后,如果有开发板,直接下载即可运行LED闪烁的现象。

说明:

使用C++写单片机流水灯程序,实现的方法有很多,比如还有一些更高级的继承、多态等用法,也可以引入进来。以上只是提供一种思路,引导初学者学习C++编程。

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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