相信學(xué)過單片機的同學(xué)，對于調(diào)庫這個操作都不陌生，大多數(shù)人都是從調(diào)別人的庫階段過來的。

今天看到一個評論說，如果只會調(diào)庫，到了公司后會發(fā)現(xiàn)自己啥都不是。其實這話說的一點也不假，如果只會調(diào)庫的話，你的單片機水平還停留在C語言階段，并不能稱為真正的單片機開發(fā)。

但我們要有這么一個概念：調(diào)庫是自己編寫的開始，如果上來就給你講寄存器這些，我相信很多初學(xué)者都接收不了、理解不了這寫寄存器到底在干啥?？墒牵绻麖恼{(diào)別人庫開始學(xué)習(xí)單片機，我們就會對單片機有個初始概念，對于后面的學(xué)習(xí)非常有幫助。

所以，今天我們就來看一下如何從調(diào)庫工程師成為真正的開發(fā)工程師。

1. 什么是調(diào)庫？

如果你通過機構(gòu)的培訓(xùn)視頻，比如野火的STM32單片機開發(fā)視頻，相信你對于調(diào)庫并不陌生，調(diào)庫其實就是通過調(diào)用別人封裝好的庫函數(shù)，來實現(xiàn)自己的某些功能，不同的機構(gòu)封裝出來的庫函數(shù)也有所不同，但基本操作都大同小異。

下面，我們就以STM32調(diào)用固件庫實現(xiàn)點燈為例，給大家進行講解。

首先來看一個我們非常熟悉的結(jié)構(gòu)體：

void LED_GPIO_Config(void)//初始化相關(guān)的GPIO 第2個燈
{
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
 /*第一步：打開外設(shè)的時鐘（RCC寄存器控制）*/
 RCC_APB2PeriphClockCmd(LED1_GPIO_CLK|LED2_GPIO_CLK,ENABLE);

/*第二步：配置外設(shè)初始化結(jié)構(gòu)體*/
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED1_GPIO_PIN;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;

/*第三步：調(diào)用外設(shè)初始化函數(shù)，把配置好的結(jié)構(gòu)體成員寫到寄存器里面*/
GPIO_Init(LED1_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED2_GPIO_PIN;
GPIO_Init(LED2_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}

相信對于學(xué)習(xí)過STM32單片機的同學(xué)，對于這個函數(shù)都不陌生。這個函數(shù)其實就是實現(xiàn)了對于一個GPIO的初始化，相信初學(xué)者并沒有思考過我們?yōu)槭裁匆@么初始化呢？這里面的一些函數(shù)都有什么作用呢？他們是在哪個地方被封裝的呢？我們可不可以不按照這個函數(shù)的結(jié)構(gòu)來寫呢？

帶著這些疑問，我們繼續(xù)往更深的層次去探索一下這些東西都是什么意思：

這里面用到了很多的宏定義，我們可以使用右鍵-->go to來向前查詢該宏定義在哪個地方進行定義的，例如我們對時鐘的宏定義LED1_GPIO_CLK 具體如下：

#define LED1_GPIO_CLK         RCC_APB2Periph_GPIOC//時鐘
#define LED1_GPIO_PORT        GPIOC               //端口
#define LED1_GPIO_PIN         GPIO_Pin_2//pin 引腳

#define LED2_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC//時鐘
#define LED2_GPIO_PORT GPIOC //端口
#define LED2_GPIO_PIN GPIO_Pin_3//pin

我們可以看到一些宏定義，例如LED1_GPIO_CLK被宏定義為RCC_APB2Periph_GPIOC，這里的RCC_APB2Periph_GPIOC就是官方固件庫中定義的時鐘，如果你想繼續(xù)研究RCC_APB2Periph_GPIOC代表什么意思，我們可以繼續(xù)右鍵-->go to

我們發(fā)現(xiàn)依然是宏定義，這里將RCC_APB2Periph_GPIOC宏定義成了((uint32_t)0x00000010)，如果你想繼續(xù)了解((uint32_t)0x00000010)代表什么的話那就需要查看STM32的芯片手冊了，我們這里做一下簡單的講解。

關(guān)于GPIO的需要用到的寄存器如下：

我們將0x10轉(zhuǎn)換為2進制為：1 0000我們可以看到第四位為1，其他位為0，查看芯片手冊可以發(fā)現(xiàn)第四位解釋如下：

發(fā)現(xiàn)這句話其實就是在使能I/O端時鐘C，和我們的使用是相同的。到這里我們就知道了從封裝的庫到底層寄存器中間經(jīng)過了什么。當然，這只是一個簡單的例子，實際會比此復(fù)雜很多。

2. 如何不調(diào)庫點亮一個LED？

通過固件庫我們可以看到如果想要控制一個GPIO大概需要以下幾步操作：

1. 打開GOIO端口的時鐘

2. .配置IO口為輸出（控制CRL寄存器）

3. 配置ODR寄存器

知道了需要進行的操作，下一步我們就可以開始通過寄存器操作來控制一個LED了。具體代碼，這里直接貼出來了，大家可以自己進行分析。

#define rRCCAHB1CLKEN *((volatile unsigned long *)0x40023830)

#define rGPIOF_MODER *((volatile unsigned long *)0x40021400) #define rGPIOF_OTYPER *((volatile unsigned long *)0x40021404) #define rGPIOF_OSPEEDR *((volatile unsigned long *)0x40021408) #define rGPIOF_IDR *((volatile unsigned long *)0x40021410) #define rGPIOF_ODR *((volatile unsigned long *)0x40021414)

#define rGPIOE_MODER *((volatile unsigned long *)0x40021000) #define rGPIOE_OTYPER *((volatile unsigned long *)0x40021004) #define rGPIOE_OSPEEDR *((volatile unsigned long *)0x40021008) #define rGPIOE_IDR *((volatile unsigned long *)0x40021010) #define rGPIOE_ODR *((volatile unsigned long *)0x40021014)

#define rGPIOA_MODER *((volatile unsigned long *)0x40020000) #define rGPIOA_OTYPER *((volatile unsigned long *)0x40020004) #define rGPIOA_OSPEEDR *((volatile unsigned long *)0x40020008) #define rGPIOA_IDR *((volatile unsigned long *)0x40020010) #define rGPIOA_ODR *((volatile unsigned long *)0x40020014) void key_init() {

rRCCAHB1CLKEN |= 1 | (1 << 1);

rGPIOA_MODER&=~(1|(1<<1));

rGPIOF_OSPEEDR &= ~(1 | (1 << 1) );

rGPIOE_MODER&= ~(0x3f<<4);

rGPIOE_MODER &= ~(0x3f<<4); } void led_init() {

rRCCAHB1CLKEN |= (1 << 5) | (1 << 4);

rGPIOF_MODER &= ~((0x3 << 18) | (0x3 << 20)); rGPIOF_MODER |= (1 << 18) | (1 << 20);

rGPIOF_OTYPER &= ~( (1 << 9) | (1 << 10));

rGPIOF_OSPEEDR &= ~((0x3 << 18) | (0x3 << 20) );

rGPIOF_ODR |= (1 << 9 | 1 << 10) ;

rGPIOE_MODER &= ~((0X3 << 26) | (0X3 << 28) ); rGPIOE_MODER |= (1 << 26) | (1 << 28);

rGPIOE_OTYPER &= ~( (1 << 13) | (1 << 14));

rGPIOE_OSPEEDR &= ~((0x3 << 26) | (0x3 << 28) );

rGPIOE_ODR |= (1 << 13 | 1 << 14) ;

}

void delay(int i) { int v = i; while(v–); }

void led_on(int i) { if (i == 0) { rGPIOF_ODR &= ~(1 << 9); rGPIOF_ODR |= 1 << 10;

rGPIOE_ODR |= (1 << 13) | (1 << 14); } else if (i == 1) { rGPIOF_ODR |= (1 << 9); rGPIOF_ODR &= ~(1 << 10);

rGPIOE_ODR |= (1 << 13) | (1 << 14);

} else if (i == 2) { rGPIOF_ODR |= (1 << 9) | (1 << 10);

rGPIOE_ODR &= ~(1 << 13); rGPIOE_ODR |= 1 << 14; } else if (i == 3) { rGPIOF_ODR |= (1 << 9) | (1 << 10);

rGPIOE_ODR &= ~(1 << 14); rGPIOE_ODR |= 1 << 13; } }

int main() { int i = 0; led_init(); key_init(); while(1) {

if(!(rGPIOA_IDR&1)) { delay(50);//消抖 if(!(rGPIOA_IDR&1)) { led_on(0); } } else { rGPIOF_ODR |= 1 << 9;//μ??e } if(!(rGPIOE_IDR&(1<<2))) { delay(50); if(!(rGPIOE_IDR&(1<<2))) { led_on(1); } } else { rGPIOF_ODR |= 1 << 10; } if(!(rGPIOE_IDR&(1<<3))) { delay(50); if(!(rGPIOE_IDR&(1<<3))) { led_on(2); } } else { rGPIOE_ODR |= 1 << 13; } if(!(rGPIOE_IDR&(1<<4))) { delay(50); if(!(rGPIOE_IDR&(1<<4))) { led_on(3); } } else { rGPIOE_ODR |= 1 << 14; }

} }

上面的代碼實現(xiàn)的功能是通過循環(huán)掃描判斷按鍵是否被按下，如果按鍵被按下則對LED引腳輸出低電平從而點亮LED燈，這里用了四個按鍵和四個LED，方便大家理解之間的不同，引腳的定義如下：

LED的引腳定義為：
LED0 ->PF9
LED1 -> PF10
LED2-> PE13
LED3 -> PE14

按鍵引腳定義為：
KEY0–> PA0
KEY1–> PE2
KEY2–> PE3
KEY3–> PE4

具體每個寄存器代表什么意思，大家可以查看STM32的官方手冊，里面有詳細的介紹。沒有手冊的話，可以看下面這篇文章，里面有常用的寄存器：
https://www.cnblogs.com/jzcn/p/15775328.html

3. 調(diào)庫與不調(diào)庫的區(qū)別

說到這兩者的區(qū)別，也是我寫這篇文章的主要意圖，相信你打開這篇文章絕對不是來看不調(diào)庫是如何開發(fā)的，而是來看調(diào)庫開發(fā)和不調(diào)庫開發(fā)具體有哪些區(qū)別，為什么有現(xiàn)成的庫不用，非要自己去查寄存器，自己進行開發(fā)。

從應(yīng)用角度講，寄存器相對來說是屬于更底層的，類似于驅(qū)動層，而固件庫則類似通過將寄存器封裝之后的應(yīng)用層。相比之下，固件庫更像是包裝好給用戶的產(chǎn)品一樣，只需要我們使用就行了，讓封裝自己和寄存器打交道，而使用寄存器在使用時必須要清楚自己要操作那個一個寄存器，就很復(fù)雜，需要了解清楚寄存器的底層配置。

如果你學(xué)習(xí)過Linux的話，想必你對分層的思想是有所了解的。雖然在單片機中分層思想的應(yīng)用和Linux中的分層不太一樣，但也都是大同小異的。

STM32標準外設(shè)庫之前的版本，也稱固件函數(shù)庫或簡稱固件庫，是?個固件函數(shù)包，它由程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和宏組成，包括了微控制器所有外設(shè)的性能特征。

該函數(shù)庫還包括每?個外設(shè)的驅(qū)動描述和應(yīng)用實例，為開發(fā)者訪問底層硬件提供了?個中間API，通過使用固件函數(shù)庫，無需深入掌握底層硬件細節(jié)，開發(fā)者就可以輕松應(yīng)?每?個外設(shè)。

因此，使?固態(tài)函數(shù)庫可以大大減少用戶的程序編寫時間，進而降低開發(fā)成本。每個外設(shè)驅(qū)動都由?組函數(shù)組成，這組函數(shù)覆蓋了該外設(shè)所有功能。每個器件的開發(fā)都由?個通?API驅(qū)動，API對該驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)，函數(shù)和參數(shù)名稱都進?了標準化。

這樣的操作既有好處又有壞處，對于毫無基礎(chǔ)的人來說它可以使我們的控制更加簡單，上手更容易，但是他也會造成我們接觸不到單片機的底層操作，可能你使用單片機干過很多的事，做過很多的項目，但是對于單片機的運行邏輯依然不清楚。

從專業(yè)角度來講，由于寄存器更底層，更需要用戶了解基本構(gòu)成以及底層配置，所以說操作寄存器相對于固件庫顯得更加專業(yè)，相比之下，直接操作固件庫不需要了解那么多甚至不了解就可以直接開發(fā)，并不需要太多專業(yè)知識。

通過上面的分析，我們可以總結(jié)出他們的優(yōu)缺點：

• 固件庫優(yōu)點：可以直接應(yīng)用，操作更方便，開發(fā)迅速，適合新手入門。

• 固件庫缺點：因為操作固件庫，本質(zhì)上也會對寄存器的操作，因為要通過封裝這一中間商，所以執(zhí)行速度要比直接操作寄存器更慢，但沒有寄存器移植那么方便。

所以我們可以從固件庫入門，之后再慢慢深入了解寄存器，了解相關(guān)知識，在我看來，了解更多底層的東西是有利無害的，更利于提升自己，可以懶，但是不能不會。

4. 為什么要操作寄存器？

回歸我們的中心，講了這么多我們到底該如何學(xué)習(xí)單片機呢？詳細這個問題在互聯(lián)網(wǎng)上都已經(jīng)被談爛了。對于初學(xué)者應(yīng)該如何入門應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些東西今天這篇文章我就不再討論了，今天要討論的內(nèi)容是如果你已經(jīng)入門了，也已經(jīng)通過操作固件庫做了很多的東西，下一步你應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些東西。

如果你已經(jīng)使用單片機做了很多的實驗，比如什么ADC采集、PWM波輸出這些操作你都用過了，并且感覺單片機你已經(jīng)玩的爐火純青了，那么下面的東西對你應(yīng)該很有用。

還有一點需要強調(diào)一下，如果未來你并不打算做單片機相關(guān)的工作的話，那么下面的東西你可以量力而行，可以作為了解的內(nèi)容，并不用深入的了解。

大家學(xué)習(xí)51單片機的時候，是不是經(jīng)常進行一些寄存器操作，為什么我們在32中就很少見到這些直接對寄存器進行操作呢？那是因為32的寄存器相比于51單片機要復(fù)雜很多，比如一個GPIO的操作可能就和很多的寄存器有關(guān)，我們很難通過一句話就可以控制一個GPIO，當然不這么干不代表不能這么干。

如果你接觸到單片機的高級開發(fā)（當然沒有這么一說，你可以理解成用單片機做一些產(chǎn)品）那么你的開發(fā)就會遇到瓶頸，從而限制你的開發(fā)，這也是很多單片機開發(fā)要求你一定要會寄存器操作。

對于經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)的開發(fā)者，單片機（MCU）或SoC的驅(qū)動開發(fā)，不管是使用各種庫還是直接上寄存器，都不成問題。

HAL庫函數(shù)或者固件庫都是ST開發(fā)的，也是人寫出來的代碼，既然是代碼，那就有存在BUG的可能，而且像這些經(jīng)過ST調(diào)試過的代碼，更可能隱藏深層問題，這些都需要通過修改寄存器配置來調(diào)試定位。

所以，這就可能在你的代碼里埋下了更深的炸彈，而且這些炸彈是埋藏的非常深的（一般的小bug是不會有的，畢竟那么多人使用）而這些bug一旦復(fù)現(xiàn)，你就會不知所措，完全不知道從何查起。

而且一般公司的MCU都不是你平時學(xué)的這些單片機，而是一些工業(yè)級的MCU，所以你可以想一想如果你一直使用的都是STM32的固件庫進行的開發(fā)，從來沒接觸過寄存器操作，或者根本都不知道怎么看芯片手冊，怎么操作寄存器，那么你怎么保證 你們公司使用的MCU你就一定會操作呢？

所以，對于STM32或者51這類單片機的定位，你就把它當成學(xué)習(xí)使用的，你要通過這類簡單的、有豐富資料的單片機去入門、去學(xué)習(xí)。當你的學(xué)習(xí)內(nèi)容達到一定程度后，就一定會接觸到寄存器這些操作。

說實話，寄存器操作也只是工作的基礎(chǔ)，最重要的是舉一反三，通過一個單片機學(xué)習(xí)到所有MCU操作的本質(zhì)，這樣才能更好的在工作中使用，而不受單片機（MCU）型號的限制。

5. 結(jié)語

對于單片機的學(xué)習(xí)我們可以使用單片機的固件庫入門，初步了解單片機操作的步驟，可以先不接觸寄存器，等到固件庫使用的非常熟悉之后可以轉(zhuǎn)戰(zhàn)寄存器了。

對于寄存器操作絕不是點個小燈就完了，你需要做的是知道如何查看芯片手冊，知道固件庫里的每個宏定義或者函數(shù)這么寫的依據(jù)是什么？如果讓你來寫一個固件庫你會怎么寫？

當你的水平能夠達到對STM32的寄存器操作非常6的話，你可以嘗試幾款工業(yè)級的MCU，例如工業(yè)非常常用的TC397，這個MCU在車載行業(yè)用的非常多，可以嘗試一下，不過治療可能不太好找，如果遇到問題的話就需要自己琢磨了，這也是一種進步。