STM32三種開發(fā)方式及其區(qū)別

前言

??相比較早幾年使用標(biāo)準(zhǔn)庫開發(fā)來講，最近幾年HAL庫的使用是越來越多，那么我們開發(fā)應(yīng)當(dāng)使用哪一種呢，本文著重介紹常用的幾種開發(fā)方式及相互之間的區(qū)別，白貓也好、黑貓也好，抓到耗子就是好貓。

STM32三種開發(fā)方式

??通常新手在入門STM32的時候，首先都要先選擇一種要用的開發(fā)方式，不同的開發(fā)方式會導(dǎo)致你編程的架構(gòu)是完全不一樣的。一般大多數(shù)都會選用標(biāo)準(zhǔn)庫和HAL庫，而極少部分人會通過直接配置寄存器進(jìn)行開發(fā)。

??網(wǎng)上關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)庫、HAL庫的描述相信是數(shù)不勝數(shù)?？墒且粋€對于很多剛?cè)腴T的朋友還是沒法很直觀的去真正了解這些不同開發(fā)發(fā)方式彼此之間的區(qū)別，所以筆者想以一種非常直白的方式，用自己的理解去將這些東西表述出來，如果有描述的不對的地方或者是不同意見的也可以大家提出。

1、直接配置寄存器

??不少先學(xué)了51的朋友可能會知道，會有一小部分人或是教程是通過匯編語言直接操作寄存器實(shí)現(xiàn)功能的，這種方法到了STM32就變得不太容易行得通了，因?yàn)镾TM32的寄存器數(shù)量是51單片機(jī)的十?dāng)?shù)倍，如此多的寄存器根本無法全部記憶，開發(fā)時需要經(jīng)常的翻查芯片的數(shù)據(jù)手冊，此時直接操作寄存器就變得非常的費(fèi)力了。但還是會有很小一部分人，喜歡去直接操作寄存器，因?yàn)檫@樣更接近原理，知其然也知其所以然。

2、標(biāo)準(zhǔn)庫

??上面也提到了，STM32有非常多的寄存器，而導(dǎo)致了開發(fā)困難，所以為此ST公司就為每款芯片都編寫了一份庫文件，也就是工程文件里stm32F1xx…之類的。在這些 .c .h文件中，包括一些常用量的宏定義，把一些外設(shè)也通過結(jié)構(gòu)體變量封裝起來，如GPIO口時鐘等。所以我們只需要配置結(jié)構(gòu)體變量成員就可以修改外設(shè)的配置寄存器，從而選擇不同的功能。也是目前最多人使用的方式，也是學(xué)習(xí)STM32接觸最多的一種開發(fā)方式，我也就不多闡述了。

3、HAL庫

??HAL庫是ST公司目前主力推的開發(fā)方式，全稱就是Hardware Abstraction Layer（抽象印象層）。庫如其名，很抽象，一眼看上去不太容易知道他的作用是什么。

??它的出現(xiàn)比標(biāo)準(zhǔn)庫要晚，但其實(shí)和標(biāo)準(zhǔn)庫一樣，都是為了節(jié)省程序開發(fā)的時期，而且HAL庫尤其的有效，如果說標(biāo)準(zhǔn)庫把實(shí)現(xiàn)功能需要配置的寄存器集成了，那么HAL庫的一些函數(shù)甚至可以做到某些特定功能的集成。也就是說，同樣的功能，標(biāo)準(zhǔn)庫可能要用幾句話，HAL庫只需用一句話就夠了。

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??并且HAL庫也很好的解決了程序移植的問題，不同型號的stm32芯片它的標(biāo)準(zhǔn)庫是不一樣的，例如在F4上開發(fā)的程序移植到F3上是不能通用的，而使用HAL庫，只要使用的是相通的外設(shè)，程序基本可以完全復(fù)制粘貼，注意是相通外設(shè)，意思也就是不能無中生有，例如F7比F3要多幾個定時器，不能明明沒有這個定時器卻非要配置，但其實(shí)這種情況不多，絕大多數(shù)都可以直接復(fù)制粘貼。是而且使用ST公司研發(fā)的STMcube軟件，可以通過圖形化的配置功能，直接生成整個使用HAL庫的工程文件，可以說是方便至極，但是方便的同時也造成了它執(zhí)行效率的低下，在各種論壇帖子真的是被吐槽的數(shù)不勝數(shù)。

HAL庫固件庫安裝與用戶手冊

1、首先設(shè)置讓Cube可以自動聯(lián)網(wǎng)下載相關(guān)固件庫選擇updater Settings

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設(shè)置如下

2、根據(jù)芯片選擇所需固件

??版本是向下兼容的，可以直接選擇最新版。但如果覺得最新版太大，可以閱讀下面的Main Changes.能夠支持你目前的芯片就好。

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選好了，點(diǎn)擊Install Now就行，過程可能有點(diǎn)長。建議直接官網(wǎng)下載到本地，再安裝文件會被下載到如下位置，建議更改此目錄，不要選在C盤?。?！

3、尋找用戶幫助手冊

??進(jìn)入固件所在文件夾，里面包含很多內(nèi)容。

比如說 官方提供的開發(fā)板程序，每個型號下面都有對應(yīng)功能的實(shí)現(xiàn)，用戶手冊就在Drivers文件夾下面。

用戶手冊就在Drivers文件夾下面。

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STM32 HAL庫與標(biāo)準(zhǔn)庫的區(qū)別

1、句柄

??句柄（handle），有多種意義，其中第一種是指程序設(shè)計，第二種是指Windows編程?，F(xiàn)在大部分都是指程序設(shè)計/程序開發(fā)這類。

• 第一種解釋：句柄是一種特殊的智能指針 。當(dāng)一個應(yīng)用程序要引用其他系統(tǒng)（如數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)）所管理的內(nèi)存塊或?qū)ο髸r，就要使用句柄。

• 第二種解釋：整個Windows編程的基礎(chǔ)。一個句柄是指使用的一個唯一的整數(shù)值，即一個4字節(jié)(64位程序中為8字節(jié))長的數(shù)值，來標(biāo)識應(yīng)用程序中的不同對象和同類中的不同的實(shí)例，諸如，一個窗口，按鈕，圖標(biāo)，滾動條，輸出設(shè)備，控件或者文件等。應(yīng)用程序能夠通過句柄訪問相應(yīng)的對象的信息，但是句柄不是指針，程序不能利用句柄來直接閱讀文件中的信息。如果句柄不在I/O文件中，它是毫無用處的。句柄是Windows用來標(biāo)志應(yīng)用程序中建立的或是使用的唯一整數(shù)，Windows大量使用了句柄來標(biāo)識對象。

STM32的標(biāo)準(zhǔn)庫中，句柄是一種特殊的指針，通常指向結(jié)構(gòu)體！

??在STM32的標(biāo)準(zhǔn)庫中，假設(shè)我們要初始化一個外設(shè)（這里以USART為例），我們首先要初始化他們的各個寄存器。在標(biāo)準(zhǔn)庫中，這些操作都是利用固件庫結(jié)構(gòu)體變量+固件庫Init函數(shù)實(shí)現(xiàn)的：

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USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長為8位數(shù)據(jù)格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗(yàn)位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件數(shù)據(jù)流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發(fā)模式
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //初始化串口1

可以看到，要初始化一個串口，需要：

• 1、對六個位置進(jìn)行賦值
• 2、然后引用Init函數(shù)

??USART_InitStructure并不是一個全局結(jié)構(gòu)體變量，而是只在函數(shù)內(nèi)部的局部變量，初始化完成之后，USART_InitStructure就失去了作用。而在HAL庫中，同樣是USART初始化結(jié)構(gòu)體變量，我們要定義為全局變量。

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UART_HandleTypeDef UART1_Handler;

結(jié)構(gòu)體成員

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typedef struct{   USART_TypeDef                 *Instance;        /*!< UART registers base address        */   UART_InitTypeDef              Init;             /*!< UART communication parameters      */uint8_t                       *pTxBuffPtr;      /*!< Pointer to UART Tx transfer Buffer */uint16_t                      TxXferSize;       /*!< UART Tx Transfer size              */uint16_t                      TxXferCount;      /*!< UART Tx Transfer Counter           */uint8_t                       *pRxBuffPtr;      /*!< Pointer to UART Rx transfer Buffer */uint16_t                      RxXferSize;       /*!< UART Rx Transfer size              */uint16_t                      RxXferCount;      /*!< UART Rx Transfer Counter           */   DMA_HandleTypeDef             *hdmatx;          /*!< UART Tx DMA Handle parameters      */   DMA_HandleTypeDef             *hdmarx;          /*!< UART Rx DMA Handle parameters      */   HAL_LockTypeDef               Lock;             /*!< Locking object                     */   __IO HAL_UART_StateTypeDef    State;            /*!< UART communication state           */   __IO uint32_t                 ErrorCode;        /*!< UART Error code                    */}UART_HandleTypeDef;

我們發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)庫不同的是，該成員不僅:

• 1、包含了之前標(biāo)準(zhǔn)庫就有的六個成員（波特率，數(shù)據(jù)格式等），

• 2、還包含過采樣、（發(fā)送或接收的）數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)指針、串口 DMA 相關(guān)的變量、各種標(biāo)志位等等要在整個項(xiàng)目流程中都要設(shè)置的各個成員。

  該 UART1_Handler就被稱為串口的句柄，它被貫穿整個USART收發(fā)的流程，比如開啟中斷：

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HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);

比如后面要講到的MSP與Callback回調(diào)函數(shù)：

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void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart);void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

在這些函數(shù)中，只需要調(diào)用初始化時定義的句柄UART1_Handler就好。

2、MSP函數(shù)

MSP: MCU Specific Package 單片機(jī)的具體方案

MSP是指和MCU相關(guān)的初始化，引用一下正點(diǎn)原子的解釋，個人覺得說的很明白：

??我們要初始化一個串口，首先要設(shè)置和 MCU 無關(guān)的東西，例如波特率，奇偶校驗(yàn)，停止位等，這些參數(shù)設(shè)置和 MCU 沒有任何關(guān)系，可以使用 STM32F1，也可以是 STM32F2/F3/F4/F7上的串口。而一個串口設(shè)備它需要一個 MCU 來承載，例如用 STM32F4 來做承載，PA9 做為發(fā)送，PA10 做為接收，MSP 就是要初始化 STM32F4 的 PA9,PA10，配置這兩個引腳。所以 HAL驅(qū)動方式的初始化流程就是：

• HAL_USART_Init()—>HAL_USART_MspInit() ，先初始化與 MCU無關(guān)的串口協(xié)議，再初始化與 MCU 相關(guān)的串口引腳。

• 在 STM32 的 HAL 驅(qū)動中HAL_PPP_MspInit()作為回調(diào)，被 HAL_PPP_Init()函數(shù)所調(diào)用。當(dāng)我們需要移植程序到 STM32F1平臺的時候，我們只需要修改 HAL_PPP_MspInit 函數(shù)內(nèi)容而不需要修改 HAL_PPP_Init 入口參數(shù)內(nèi)容。

??在HAL庫中，幾乎每初始化一個外設(shè)就需要設(shè)置該外設(shè)與單片機(jī)之間的聯(lián)系，比如IO口，是否復(fù)用等等，可見，HAL庫相對于標(biāo)準(zhǔn)庫多了MSP函數(shù)之后，移植性非常強(qiáng)，但與此同時卻增加了代碼量和代碼的嵌套層級?？梢哉f各有利弊。

同樣，MSP函數(shù)又可以配合句柄，達(dá)到非常強(qiáng)的移植性：

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void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart);

3、Callback函數(shù)

??類似于MSP函數(shù)，個人認(rèn)為Callback函數(shù)主要幫助用戶應(yīng)用層的代碼編寫。

??還是以USART為例，在標(biāo)準(zhǔn)庫中，串口中斷了以后，我們要先在中斷中判斷是否是接收中斷，然后讀出數(shù)據(jù)，順便清除中斷標(biāo)志位，然后再是對數(shù)據(jù)的處理，這樣如果我們在一個中斷函數(shù)中寫這么多代碼，就會顯得很混亂：

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void USART3_IRQHandler(void)                 //串口1中斷服務(wù)程序{ u8 Res;if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中斷(接收到的數(shù)據(jù)必須是0x0d 0x0a結(jié)尾) {  Res =USART_ReceiveData(USART3); //讀取接收到的數(shù)據(jù)/*數(shù)據(jù)處理區(qū)*/  }           } }

而在HAL庫中，進(jìn)入串口中斷后，直接由HAL庫中斷函數(shù)進(jìn)行托管：

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void USART1_IRQHandler(void)                 {  HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); //調(diào)用HAL庫中斷處理公用函數(shù) /***************省略無關(guān)代碼****************/ }

??HAL_UART_IRQHandler這個函數(shù)完成了判斷是哪個中斷（接收？發(fā)送？或者其他？），然后讀出數(shù)據(jù)，保存至緩存區(qū)，順便清除中斷標(biāo)志位等等操作。

??比如我提前設(shè)置了，串口每接收五個字節(jié)，我就要對這五個字節(jié)進(jìn)行處理。在一開始我定義了一個串口接收緩存區(qū)：

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/*HAL庫使用的串口接收緩沖,處理邏輯由HAL庫控制，接收完這個數(shù)組就會調(diào)用HAL_UART_RxCpltCallback進(jìn)行處理這個數(shù)組*//*RXBUFFERSIZE=5*/u8 aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];

在初始化中，我在句柄里設(shè)置好了緩存區(qū)的地址，緩存大?。ㄎ鍌€字節(jié)）

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/*該代碼在HAL_UART_Receive_IT函數(shù)中，初始化時會引用*/    huart->pRxBuffPtr = pData;//aRxBuffer    huart->RxXferSize = Size;//RXBUFFERSIZE    huart->RxXferCount = Size;//RXBUFFERSIZE

??則在接收數(shù)據(jù)中，每接收完五個字節(jié)，HAL_UART_IRQHandler才會執(zhí)行一次Callback函數(shù)：

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void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

??在這個Callback回調(diào)函數(shù)中，我們只需要對這接收到的五個字節(jié)（保存在aRxBuffer[]中）進(jìn)行處理就好了，完全不用再去手動清除標(biāo)志位等操作。

??所以說Callback函數(shù)是一個應(yīng)用層代碼的函數(shù)，我們在一開始只設(shè)置句柄里面的各個參數(shù)，然后就等著HAL庫把自己安排好的代碼送到手中就可以了~

??綜上，就是HAL庫的三個與標(biāo)準(zhǔn)庫不同的地方之個人見解。個人覺得從這三個小點(diǎn)就可以看出HAL庫的可移植性之強(qiáng)大，并且用戶可以完全不去理會底層各個寄存器的操作，代碼也更有邏輯性。但與此帶來的是復(fù)雜的代碼量，極慢的編譯速度，略微低下的效率?？丛趺慈∩崃?。

STM32 HAL庫結(jié)構(gòu)

??說到STM32的HAL庫，就不得不提STM32CubeMX，其作為一個可視化的配置工具，對于開發(fā)者來說，確實(shí)大大節(jié)省了開發(fā)時間。相關(guān)推薦：STM32CubeMX安裝教程。STM32CubeMX就是以HAL庫為基礎(chǔ)的，且目前僅支持HAL庫及LL庫！首先看一下，官方給出的HAL庫的包含結(jié)構(gòu)：

• 1、stm32f4xx.h主要包含STM32同系列芯片的不同具體型號的定義，是否使用HAL庫等的定義，接著，其會根據(jù)定義的芯片信號包含具體的芯片型號的頭文件：

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#if defined(STM32F405xx)#include "stm32f405xx.h"#elif defined(STM32F415xx)#include "stm32f415xx.h"#elif defined(STM32F407xx)#include "stm32f407xx.h"#elif defined(STM32F417xx)#include "stm32f417xx.h"#else#error "Please select first the target STM32F4xx device used in your application (in stm32f2xx.h file)"#endif

緊接著，其會包含stm32f4xx_hal.h。

• 2、stm32f4xx_hal.h：stm32f4xx_hal.c/h 主要實(shí)現(xiàn)HAL庫的初始化、系統(tǒng)滴答相關(guān)函數(shù)、及CPU的調(diào)試模式配置

• 3、stm32f4xx_hal_conf.h ：該文件是一個用戶級別的配置文件，用來實(shí)現(xiàn)對HAL庫的裁剪，其位于用戶文件目錄，不要放在庫目錄中。

接下來對于HAL庫的源碼文件進(jìn)行一下說明，HAL庫文件名均以stm32f4xx_hal開頭，后面加上_外設(shè)或者模塊名（如：stm32f4xx_hal_adc.c）：

• 4、庫文件：stm32f4xx_hal_ppp.c/.h // 主要的外設(shè)或者模塊的驅(qū)動源文件，包含了該外設(shè)的通用API

  stm32f4xx_hal_ppp_ex.c/.h // 外圍設(shè)備或模塊驅(qū)動程序的擴(kuò)展文件。這組文件中包含特定型號或者系列的芯片的特殊API。以及如果該特定的芯片內(nèi)部有不同的實(shí)現(xiàn)方式，則該文件中的特殊API將覆蓋_ppp中的通用API。

  stm32f4xx_hal.c/.h // 此文件用于HAL初始化，并且包含DBGMCU、重映射和基于systick的時間延遲等相關(guān)的API

• 5、其他庫文件

  用戶級別文件：

  stm32f4xx_hal_msp_template.c // 只有.c沒有.h。它包含用戶應(yīng)用程序中使用的外設(shè)的MSP初始化和反初始化（主程序和回調(diào)函數(shù)）。使用者復(fù)制到自己目錄下使用模板。

  stm32f4xx_hal_conf_template.h // 用戶級別的庫配置文件模板。使用者復(fù)制到自己目錄下使用

  system_stm32f4xx.c // 此文件主要包含SystemInit()函數(shù)，該函數(shù)在剛復(fù)位及跳到main之前的啟動過程中被調(diào)用。它不在啟動時配置系統(tǒng)時鐘（與標(biāo)準(zhǔn)庫相反）。時鐘的配置在用戶文件中使用HAL API來完成。startup_stm32f4xx.s // 芯片啟動文件，主要包含堆棧定義，終端向量表等 stm32f4xx_it.c/.h // 中斷處理函數(shù)的相關(guān)實(shí)現(xiàn)

• 6 main.c/.h //

根據(jù)HAL庫的命名規(guī)則，其API可以分為以下三大類：

• 初始化/反初始化函數(shù)：

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 HAL_PPP_Init(), HAL_PPP_DeInit()

• IO 操作函數(shù)：

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HAL_PPP_Read(),HAL_PPP_Write(),HAL_PPP_Transmit(), HAL_PPP_Receive()

• 控制函數(shù)：

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HAL_PPP_Set (), HAL_PPP_Get ().

• 狀態(tài)和錯誤:

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** HAL_PPP_GetState (), HAL_PPP_GetError ().

• 注意：

??目前LL庫是和HAL庫捆綁發(fā)布的，所以在HAL庫源碼中，還有一些名為 stm32f2xx_ll_ppp的源碼文件，這些文件就是新增的LL庫文件。使用CubeMX生產(chǎn)項(xiàng)目時，可以選擇LL庫。

??HAL庫最大的特點(diǎn)就是對底層進(jìn)行了抽象。在此結(jié)構(gòu)下，用戶代碼的處理主要分為三部分：

• 處理外設(shè)句柄（實(shí)現(xiàn)用戶功能）
• 處理MSP
• 處理各種回調(diào)函數(shù)

相關(guān)知識如下：

1、外設(shè)句柄定義

??用戶代碼的第一大部分：對于外設(shè)句柄的處理。HAL庫在結(jié)構(gòu)上，對每個外設(shè)抽象成了一個稱為ppp_HandleTypeDef的結(jié)構(gòu)體，其中ppp就是每個外設(shè)的名字。*所有的函數(shù)都是工作在ppp_HandleTypeDef指針之下。

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1. 多實(shí)例支持：每個外設(shè)/模塊實(shí)例都有自己的句柄。因此，實(shí)例資源是獨(dú)立的

• 下面，以ADC為例

2. 外圍進(jìn)程相互通信：該句柄用于管理進(jìn)程例程之間的共享數(shù)據(jù)資源。

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/**  * @brief  ADC handle Structure definition */typedef struct{ ADC_TypeDef                   *Instance;                   /*!< Register base address */ ADC_InitTypeDef               Init;                        /*!< ADC required parameters */  __IO uint32_t                 NbrOfCurrentConversionRank;  /*!< ADC number of current conversion rank */ DMA_HandleTypeDef             *DMA_Handle;                 /*!< Pointer DMA Handler */ HAL_LockTypeDef               Lock;                        /*!< ADC locking object */ __IO uint32_t                 State;                       /*!< ADC communication state */ __IO uint32_t                 ErrorCode;                   /*!< ADC Error code */}ADC_HandleTypeDef;

??從上面的定義可以看出，ADC_HandleTypeDef中包含了ADC可能出現(xiàn)的所有定義，對于用戶想要使用ADC只要定義一個ADC_HandleTypeDef的變量，給每個變量賦好值，對應(yīng)的外設(shè)就抽象完了。接下來就是具體使用了。

???當(dāng)然，對于那些共享型外設(shè)或者說系統(tǒng)外設(shè)來說，他們不需要進(jìn)行以上這樣的抽象，這些部分與原來的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫函數(shù)基本一樣。例如以下外設(shè)：

• GPIO

• SYSTICK

• NVIC

• RCC

• FLASH

??以GPIO為例，對于HAL_GPIO_Init() 函數(shù)，其只需要GPIO 地址以及其初始化參數(shù)即可。

2、 三種編程方式

HAL庫對所有的函數(shù)模型也進(jìn)行了統(tǒng)一。在HAL庫中，支持三種編程模式：輪詢模式、中斷模式、DMA模式（如果外設(shè)支持）。其分別對應(yīng)如下三種類型的函數(shù)（以ADC為例）：

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HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc); HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop(ADC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t* pData, uint32_t Length);HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc);

???其中，帶_IT的表示工作在中斷模式下；帶_DMA的工作在DMA模式下（注意：DMA模式下也是開中斷的）；什么都沒帶的就是輪詢模式（沒有開啟中斷的）。至于使用者使用何種方式，就看自己的選擇了。

??此外，新的HAL庫架構(gòu)下統(tǒng)一采用宏的形式對各種中斷等進(jìn)行配置（原來標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫一般都是各種函數(shù)）。針對每種外設(shè)主要由以下宏：

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__HAL_PPP_ENABLE_IT(HANDLE, INTERRUPT)：使能一個指定的外設(shè)中斷__HAL_PPP_DISABLE_IT(HANDLE, INTERRUPT)：失能一個指定的外設(shè)中斷__HAL_PPP_GET_IT (HANDLE, __ INTERRUPT __)：獲得一個指定的外設(shè)中斷狀態(tài)__HAL_PPP_CLEAR_IT (HANDLE, __ INTERRUPT __)：清除一個指定的外設(shè)的中斷狀態(tài)__HAL_PPP_GET_FLAG (HANDLE, FLAG)：獲取一個指定的外設(shè)的標(biāo)志狀態(tài)__HAL_PPP_CLEAR_FLAG (HANDLE, FLAG)：清除一個指定的外設(shè)的標(biāo)志狀態(tài)__HAL_PPP_ENABLE(HANDLE) ：使能外設(shè)__HAL_PPP_DISABLE(HANDLE) ：失能外設(shè)__HAL_PPP_XXXX (HANDLE, PARAM) ：指定外設(shè)的宏定義_HAL_PPP_GET IT_SOURCE (HANDLE, __ INTERRUPT __)：檢查中斷源

3、 三大回調(diào)函數(shù)

??在HAL庫的源碼中，到處可見一些以__weak開頭的函數(shù)，而且這些函數(shù)，有些已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)了，比如：

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__weak HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority){/*Configure the SysTick to have interrupt in 1ms time basis*/ HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock/1000U);/*Configure the SysTick IRQ priority */ HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, TickPriority ,0U);/* Return function status */return HAL_OK;}

有些則沒有被實(shí)現(xiàn)，例如：

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__weak void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi){/* Prevent unused argument(s) compilation warning */  UNUSED(hspi);/* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,the HAL_SPI_TxCpltCallback should be implemented in the user file  */}

?? 所有帶有__weak關(guān)鍵字的函數(shù)表示，就可以由用戶自己來實(shí)現(xiàn)。如果出現(xiàn)了同名函數(shù)，且不帶__weak關(guān)鍵字，那么連接器就會采用外部實(shí)現(xiàn)的同名函數(shù)。

??通常來說，HAL庫負(fù)責(zé)整個處理和MCU外設(shè)的處理邏輯，并將必要部分以回調(diào)函數(shù)的形式給出到用戶，用戶只需要在對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)中做修改即可。HAL庫包含如下三種用戶級別回調(diào)函數(shù)（PPP為外設(shè)名）：

• 1、外設(shè)系統(tǒng)級初始化/解除初始化回調(diào)函數(shù)（用戶代碼的第二大部分：對于MSP的處理）：

HAL_PPP_MspInit()和 HAL_PPP_MspDeInit**

例如：

__weak void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef *hspi)。

在HAL_PPP_Init() 函數(shù)中被調(diào)用，用來初始化底層相關(guān)的設(shè)備（GPIOs, clock, DMA, interrupt）

• 2、處理完成回調(diào)函數(shù)：HAL_PPP_ProcessCpltCallback*（Process指具體某種處理，如UART的Tx），

例如：

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__weak void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)

當(dāng)外設(shè)或者DMA工作完成后時，觸發(fā)中斷，該回調(diào)函數(shù)會在外設(shè)中斷處理函數(shù)或者DMA的中斷處理函數(shù)中被調(diào)用錯誤處理回調(diào)函數(shù)：

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HAL_PPP_ErrorCallback

例如：

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__weak void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef hspi)*

• 3、當(dāng)外設(shè)或者DMA出現(xiàn)錯誤時，觸發(fā)終端，該回調(diào)函數(shù)會在外設(shè)中斷處理函數(shù)或者DMA的中斷處理函數(shù)中被調(diào)用

錯誤處理回調(diào)函數(shù)：

• ?

HAL_PPP_ErrorCallback

例如：

• ?

__weak void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef hspi)*

??當(dāng)外設(shè)或者DMA出現(xiàn)錯誤時，觸發(fā)終端，該回調(diào)函數(shù)會在外設(shè)中斷處理函數(shù)或者DMA的中斷處理函數(shù)中被調(diào)用。

??絕大多數(shù)用戶代碼均在以上三大回調(diào)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)。

??HAL庫結(jié)構(gòu)中，在每次初始化前（尤其是在多次調(diào)用初始化前），先調(diào)用對應(yīng)的反初始化（DeInit）函數(shù)是非常有必要的。

某些外設(shè)多次初始化時不調(diào)用返回會導(dǎo)致初始化失敗。完成回調(diào)函數(shù)有多中，例如串口的完成回調(diào)函數(shù)有

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HAL_UART_TxCpltCallbackHAL_UART_TxHalfCpltCallback

??（用戶代碼的第三大部分：對于上面第二點(diǎn)和第三點(diǎn)的各種回調(diào)函數(shù)的處理）在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)HAL仍有不少問題，例如在使用USB時，其庫配置存在問題。

HAL庫移植使用

基本步驟：

• 1、復(fù)制stm32f2xx_hal_msp_template.c，參照該模板，依次實(shí)現(xiàn)用到的外設(shè)的HAL_PPP_MspInit()和 HAL_PPP_MspDeInit。

• 2、復(fù)制stm32f2xx_hal_conf_template.h，用戶可以在此文件中自由裁剪，配置HAL庫。

• 3、在使用HAL庫時，必須先調(diào)用函數(shù)：HAL_StatusTypeDef HAL_Init(void)（該函數(shù)在stm32f2xx_hal.c中定義，也就意味著第一點(diǎn)中，必須首先實(shí)現(xiàn)HAL_MspInit(void)和HAL_MspDeInit(void)）

• 4、HAL庫與STD庫不同，HAL庫使用RCC中的函數(shù)來配置系統(tǒng)時鐘，用戶需要單獨(dú)寫時鐘配置函數(shù)（STD庫默認(rèn)在system_stm32f2xx.c中）

• 5、關(guān)于中斷，HAL提供了中斷處理函數(shù)，只需要調(diào)用HAL提供的中斷處理函數(shù)。用戶自己的代碼，不建議先寫到中斷中，而應(yīng)該寫到HAL提供的回調(diào)函數(shù)中。

• 6、對于每一個外設(shè)，HAL都提供了回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)用來實(shí)現(xiàn)用戶自己的代碼。整個調(diào)用結(jié)構(gòu)由HAL庫自己完成。

例如：

Uart中，HAL提供了

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void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);

函數(shù)，用戶只需要觸發(fā)中斷后，用戶只需要調(diào)用該函數(shù)即可，同時，自己的代碼寫在對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)中即可！如下：

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void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

使用了哪種就用哪個回調(diào)函數(shù)即可！

基本結(jié)構(gòu)

綜上所述，使用HAL庫編寫程序（針對某個外設(shè)）的基本結(jié)構(gòu)（以串口為例）如下：

• 1、 配置外設(shè)句柄 例如，建立UartConfig.c，在其中定義串口句柄 UART_HandleTypeDef huart;接著使用初始化句柄(HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef huart))

• 2、編寫Msp 例如，建立UartMsp.c，在其中實(shí)現(xiàn)void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef huart) 和 void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* huart)

• 3、實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的回調(diào)函數(shù) 例如，建立UartCallBack.c，在其中實(shí)現(xiàn)上文所說明的三大回調(diào)函數(shù)中的完成回調(diào)函數(shù)和錯誤回調(diào)函數(shù)
  
  審核編輯：湯梓紅

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