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单片机软件架构连载(1)-枚举(enum)_单片机的枚举类型

作者：我家小花儿 | 2024-07-28 14:01:30

踩

单片机的枚举类型

今天跟大家讲一下我在产品开发时，用枚举(enum)的一些骚操作，都是实战经验，不难，但开发经验尚浅的话，不一定能把它灵活应用。

为什么要讲枚举呢？

因为我发现它是一个容易被遗忘，同时又非常重要的关键词，大家如果看那些大佬写的产品程序，真的会发现有非常非常多enum的应用。

1.什么是枚举？

我对枚举Enum（Enumeration）数据类型的理解，是给常量另起个名字。

举例：

给"1"取个名字叫True；

给"0"取个名字叫False；

把常量重命名以后，在程序里，相对数字能更直观地表达逻辑的对和错。

2.枚举的几种用法

2.1直接定义枚举值，然后给普通变量赋值

示例程序：


// 定义一个匿名枚举类型，包含四种颜色，分别对应整数值0到3
enum 
{
    RED,     // 枚举成员RED的值为0，代表红色
    GREEN,   // 枚举成员GREEN的值为1，代表绿色
    BLUE,    // 枚举成员BLUE的值为2，代表蓝色
    YELLOW   // 枚举成员YELLOW的值为3，代表黄色
};
 
// 程序的入口点，main函数
int main() 
{
    //定义一个无符号字符变量color1，用于存储颜色的枚举值
    unsigned char color1;
    
    // 将枚举成员BLUE赋值给color1变量，BLUE的值为2
    color1 = BLUE; 
    
     // 使用printf函数打印color1变量的值
    // \r是回车符，用于将光标移动到当前行的开头；\n是换行符，用于移动到下一行的开头
    printf("color1=%d\r\n", color1);
    
   // main函数执行成功，返回0，表示程序正常结束
    return 0;
}

输出结果：color1=2

这段代码定义了一个匿名枚举，但没有给枚举类型命名。

这个枚举类型，有四个枚举成员：RED、GREEN、BLUE、YELLOW，这些成员分别默认被赋予了从0到3的整数值。

这种方式，没办法定义枚举变量的，但是呢，我们可以定义一个数值型变量color1，然后把枚举的值赋给他它，最终color1输出的结果是2,也就是枚举成员BLUE，如果是一些简单的应用，这种方法我个人也比较常用，省事。

注意：如果不指定枚举成员的值，默认是从0开始，自动递增。

当然，也可以我们自己指定，每个枚举成员的值，比如：


enum 
{
    RED=1,    // 枚举成员RED的值为1
    GREEN=10,  // 枚举成员GREEN的值为10
    BLUE=18,   // 枚举成员BLUE的值为18
    YELLOW=39  // 枚举成员YELLOW的值为39
};

2.2定义带名称的枚举

程序示例:


// 定义一个名为Color的枚举类型，包含四种颜色的枚举成员
enum Color
{
    RED,     // 枚举成员RED的值为0，代表红色
    GREEN,   // 枚举成员GREEN的值为1，代表绿色
    BLUE,    // 枚举成员BLUE的值为2，代表蓝色
    YELLOW   // 枚举成员YELLOW的值为3，代表黄色
};
 
// 程序的入口点，main函数
int main() 
{
    //定义一个枚举类型Color的变量color1，用于存储颜色的枚举值
    enum Color color1;
    
    // 将枚举成员BLUE赋值给color1变量，BLUE的值为2，代表蓝色
    color1 = BLUE;
    
    // 使用printf函数打印color1变量的值
    // \r是回车符，用于将光标移动到当前行的开头；\n是换行符，用于移动到下一行的开头
    printf("color1=%d\r\n", color1);
    
    // main函数执行成功，返回0，表示程序正常结束
    return 0;
}

输出结果：color1=2

这里定义了一个名字为Color的枚举类型，那么我们就可以通过这个枚举类型，再定义一个color1的枚举变量。

注意：Color是数据类型(枚举类型)，color1是变量。

这种方式，我比较少用，因为每次定义枚举变量，都要在前面多写一个enum。

2.3用typedef自定义枚举类型

程序示例：


// 使用typedef关键字定义一个名为Color的枚举类型，包含四种颜色的枚举成员
typedef enum 
{
    RED,     // 枚举成员RED的值为0，代表红色
    GREEN,   // 枚举成员GREEN的值为1，代表绿色
    BLUE,    // 枚举成员BLUE的值为2，代表蓝色
    YELLOW   // 枚举成员YELLOW的值为3，代表黄色
} Color; // 注意，枚举类型的名称后面跟着分号
 
// 程序的入口点，main函数
int main() 
{
    //定义一个Color类型的变量color1，用于存储颜色的枚举值
    Color color1;
    
    // 将枚举成员BLUE赋值给color1变量，BLUE的值为2，代表蓝色
    color1 = BLUE;
    
   // 使用printf函数打印color1变量的值
    // \r是回车符，用于将光标移动到当前行的开头；\n是换行符，用于移动到下一行的开头
    printf("color1=%d\r\n", color1);
    
    // main函数执行成功，返回0，表示程序正常结束
    return 0;
}

输出结果：color1=2

这个代码中使用typedef关键字，定义了一个名为Color的枚举类型，然后我们直接使用Color来定义一个enum变量，这种方法用的最多。

3.枚举有什么用？具体用在哪里？

枚举可以帮助开发者，以一种更加清晰和结构化的方式，来处理项目代码中的各种状态和配置。

下面那我结合实际产品代码，来讲解它的应用场景：

3.1枚举在数组的应用

程序示例：


enum
{
    ESP12_AT_RESET =0,
    ESP12_AT_AT,
    ESP12_AT_ATE,        
    ESP12_AT_GETWIFILIST,        
    ESP12_AT_CWMODE,        
    ESP12_AT_CWAUTOCONN,                
    ESP12_AT_CWSTARTSMART,        
    ESP12_AT_CWSTOPSMART,        
    ESP12_AT_CWSTATE,
    ESP12_AT_CWLAP,        
    
    ESP12_AT_MQTTUSERCFG,// "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"",  
    ESP12_AT_MQTTCONN,// "AT+MQTTCONN=0,\"",   
    ESP12_AT_MQTTPUB,// "AT+MQTTPUB=0,\"",    
    ESP12_AT_MQTTSUB,// "AT+MQTTSUB=0,\"",     
    ESP12_AT_MQTTCLEAN,// "AT+MQTTCLEAN=0",          
    ESP12_AT_MAX
};
 
 
 
const unsigned char ESP12_AT[ESP12_AT_MAX][70]=
{
    "AT+RST",
    "AT\0",,             ///WIFI 测试指令
    "ATE1\0",            //打开回显
    "AT+CWSTATE?\0",        //
    "AT+CWMODE=1\0",    ///配置WIFI工作模式 =0 关闭WIFI   =1 Station模式 =2 softAP模式 =3 softAP+ Station模式
    "AT+CWAUTOCONN=1\0",//0 上电不自动链接AP   =1 上电自动链接AP
    "AT+CWSTARTSMART=2\0",//启动某种类型的SmartConfig模式  1：ESP=TOUCH  2:AirKiss 3 AirKiss+Esptouch
    "AT+CWSTOPSMART\0",//        停止SmartConfig        
    "AT+CWSTATE?\0",      //获取WIFI 的链接状态 
    "AT+CWLAP=\"\0",        //获取WIFI的信号 强弱
    "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"",  //MQTT  CONFESP12_AT_MQTTUSERCFG,// 
    "AT+MQTTCONN=0,\"",    //MQTT CONNESP12_AT_MQTTCONN,
    "AT+MQTTPUB=0,\"",    
    "AT+MQTTSUB=0,\"",     
    "AT+MQTTCLEAN=0",     
};

这是从无际单片机项目特训营的项目6，拷贝了一小段代码。

这段代码定义了一个匿名的枚举类型，表示ESP8266模块的相关AT命令。

enum定义了一系列的枚举成员，每个成员都有一个默认的整数值，从0开始递增。

也定义了一个字符串数组ESP12_AT，用于存储与枚举值对应的AT指令字符串。

ESP12_AT数组中的每个元素都是一个字符串，对应于一个特定的AT命令。

3.2可灵活确定数组大小

我定义数组确定大小的时候，不需要人工去数，一共有多少条AT指令，直接用枚举最后一个成员(ESP12_AT_MAX)就可以了。

举个例子：


//使用枚举作为数组大小例子
const unsigned char ESP12_AT[ESP12_AT_MAX][70]； 
 
 
//不使用枚举作为数组大小例子
const unsigned char ESP12_AT[15][70]；

使用枚举成员最后一个值，作为定义数组时的大小，代码可维护性更强，后期哪怕增加或者减少指令，也不用手动修改数组大小，直接修改枚举成员就可以了。

否则，如果数组大小超过百个，后期修改会非常头痛。

3.3枚举成员作为数组下标使用

可以直接用枚举成员，访问数组中的某个元素。

举例：


unsigned char *p;
 
//方式1
p = ESP12_AT[ESP12_AT_RESET];
 
//方式2
p = ESP12_AT[0];

方式1：采用枚举成员值，作为数组下标，访问数组中某个元素的值，代码可维护性更强，不用去记某条AT指令，对应的数组下标值是多少，而且用枚举值访问，没有数组越界访问的风险。

方式2：直接用数值去访问数组中的某个元素，代码可维护性差，如果指令多了，很难搞清，什么值对应哪条指令，直接用值，有数组越界访问的风险。

3.4枚举在模块化编程的应用

我觉得STM32固件库，就是典型的面向对象，模块化编程的方式了。

我们拿STM32固件库，关于GPIO引脚部分的代码来讲解。

程序示例：


// 定义一个名为GPIOSpeed_TypeDef的枚举类型，用于指定GPIO引脚的速度
typedef enum
{ 
  GPIO_Speed_10MHz = 1, // GPIO引脚速度为10MHz
  GPIO_Speed_2MHz,     // GPIO引脚速度为2MHz
  GPIO_Speed_50MHz      // GPIO引脚速度为50MHz
}GPIOSpeed_TypeDef;
 
// 定义一个名为GPIOMode_TypeDef的枚举类型，用于指定GPIO引脚的模式
typedef enum
{ 
  GPIO_Mode_AIN = 0x0,     //模拟输入模式
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空输入模式
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,    //带有内部上拉/下拉的输入模式
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,    //仅带有内部上拉的输入模式
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,  //开漏输出模式
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,  //推挽输出模式
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,  //带替代功能的开漏输出模式
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18   //带替代功能的推挽输出模式
}GPIOMode_TypeDef;
 
// 定义一个名为GPIO_InitTypeDef的结构体，用于初始化GPIO引脚的配置
typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;           // 要配置的GPIO引脚，可以是单个引脚或多个引脚的组合
 
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; // 指定GPIO引脚的速度
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;     // 指定GPIO引脚的模式
}GPIO_InitTypeDef;

这段代码定义了两个枚举类型GPIOSpeed_TypeDef和GPIOMode_TypeDef。分别用于指定GPIO引脚的速度和工作模式。

GPIO_Speed_TypeDef枚举定义了三种速度：10MHz、2MHz、50MHz。

GPIOMode_TypeDef枚举定义了多种GPIO模式，包括模拟输入、浮空输入、带内部上拉/下拉的输入、开漏输出和推挽输出等。

每种模式都有对应的十六进制值，这些值，通常与硬件寄存器的位设置相对应。

枚举类型为GPIO速度和模式，提供了具有意义的名称，这比直接使用数字更易于理解。

例如，GPIO_Speed_50MHz比单纯的数字1或2，更清楚地表明了GPIO引脚的运行速度是50MHz。

GPIO_InitTypeDef结构体用于在初始化GPIO引脚时，保存配置信息。

它包含三个结构体成员：

GPIO_Pin-表示要配置的引脚

GPIO_Speed-表示引脚的速度

GPIO_Mode表示引脚的模式

这种代码风格，就是模块化编程思维之一了，每个模块都应该提供清晰、定义良好的接口。

通过使用枚举类型，如GPIOSpeed_TypeDef和GPIOMode_TypeDef，模块可以定义一组预定义的常量(枚举成员)，这些常量(枚举成员)代表了不同的配置选项。

这样，其它模块在调用该模块的函数时，可以使用这些枚举值作为参数，从而提供了一种明确、易于理解的配置方式。

正面教材：


// 定义一个GPIO_InitTypeDef结构体变量，用于存储GPIO的初始化配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
// 设置GPIO_InitStructure结构体中的GPIO_Speed成员，指定GPIO引脚的速度
// 这里使用GPIO_Speed_50MHz枚举值，表示GPIO引脚的速率设置为50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 
// 设置GPIO_InitStructure结构体中的GPIO_Mode成员，指定GPIO引脚的模式
// 这里使用GPIO_Mode_Out_PP枚举值，表示GPIO引脚配置为推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

反面教材：


GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = 3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = 0x10;

是不是正面教材的例子，更加专业呢？

枚举在实际产品的应用还有非常多，这节课只是给大家演示几种，如果想继续全面深入学习，可以做我们无际单片机陪跑营的项目，从0到1实现产品功能，能学习得更系统一些。

4.枚举的几个细节

枚举的值默认是从0开始递增。
我用Keil测试过，枚举最大值是0xFFFFFFFF，即4个字节。

最近在写单片机软件架构系列的文章，有些内容篇幅过长，后面打算在一些关键点和难点处，增加视频讲解，内容可能会不定期更新，如果这种方式阅读起来不方便，可以找我安排飞书的文档。

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