STM32的四種庫(kù):STM32Snippets、Standard Peripheral Library、STM32Cube LL、STM32Cube HAL。
1STM32Snippets什么是STM32Snippets?STM32Snippets可翻譯為“代碼片段”、“裁剪”,其實(shí)他就是我們常說(shuō)的“寄存器”開(kāi)發(fā)STM32的底層驅(qū)動(dòng)代碼。比如配置ADC引腳的代碼片段:
__INLINE void ConfigureGPIOforADC(void)
{
/* (1) Enable the peripheral clock of GPIOA, GPIOB and GPIOC */
/* (2) Select analog mode for PA1 */
/* (3) Select analog mode for PB1 */
/* (4) Select analog mode for PC0 */
RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_GPIOAEN | RCC_AHBENR_GPIOBEN | RCC_AHBENR_GPIOCEN; /* (1) */
GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER1; /* (2) */
GPIOB->MODER |= GPIO_MODER_MODER1; /* (3) */
GPIOC->MODER |= GPIO_MODER_MODER0; /* (4) */
}
STM32Snippets是 高度優(yōu)化的示例代碼集合 ,使用符合CMSIS的直接寄存器訪問(wèn)來(lái)減少代碼開(kāi)銷,從而在各種應(yīng)用程序中最大化STM32 MCUs的性能。
STM32Snippets主要針對(duì)底層開(kāi)發(fā)人員,或者從51轉(zhuǎn)過(guò)來(lái),直接操作寄存器開(kāi)發(fā)的人員。 是沒(méi)有經(jīng)過(guò)封裝,可見(jiàn)底層寄存器的一套示例代碼。每個(gè)STM32系列的100多個(gè)片段演示了如何以最小的內(nèi)存占用有效地使用STM32外圍設(shè)備。
STM32Snippets目前官方只提供: STM32F0和L0的示例代碼包 。
提供的示例代碼有點(diǎn)類似標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)風(fēng)格,給大家看下F0的代碼包:
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2Standard Peripheral Library
Standard Peripheral Library:簡(jiǎn)寫SPL,也叫標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù) 。
相信學(xué)習(xí)過(guò)STM32的朋友,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)都不陌生,是一組外圍設(shè)備的C語(yǔ)言代碼集合。 (因?yàn)楝F(xiàn)在ST官方主推STM32CubeMX,所以停止了對(duì)SPL的更新) 標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)是在寄存器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一次簡(jiǎn)單封裝,主要是面向過(guò)程的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員。
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目前標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù) 支持STM32F0、F1、F2、F3、F4、L1 ,不支持F7、H7、 MP1、L0、L4、L5、G0、G4等后面推出的系列。所以,不要再問(wèn): 在哪里下載L0的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)了 。
3STM32Cube LL 和 HAL
LL:**** Low-Layer,底層庫(kù)
HAL: Hardware Abstraction Layer,硬件抽象層庫(kù)
STM32Cube HAL和LL配合STM32CubeMX工具對(duì)STM32進(jìn)行開(kāi)發(fā)。也是目前ST官方主推的一套開(kāi)發(fā)STM32的庫(kù)。HAL針對(duì)的是具有一定嵌入式基礎(chǔ)的開(kāi)發(fā)人員,HAL具有很好的移植性。LL庫(kù)相對(duì)HAL,具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),針對(duì)之前從事SPL(標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)),或寄存器開(kāi)發(fā)的人員。
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STM32Cube HAL和LL是目前官方主推,并重點(diǎn)維護(hù)和更新的庫(kù),也建議大家都學(xué)習(xí)一下。而且新出來(lái)的型號(hào)(如L5、G4等系列)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù),只有STM32Cube HAL和LL庫(kù)了。
4四種庫(kù)對(duì)比
來(lái)自官方的對(duì)比信息,包含可移植性、優(yōu)化、難易程度等。
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其中: Portability: 可移植性; Optimization : 優(yōu)化; Easy: 難易程度; Hardware coverage: 硬件覆蓋。
定位:
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支持器件:
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最近新增了STM32Cube MP1,官方?jīng)]有統(tǒng)計(jì)上。
庫(kù)之間的轉(zhuǎn)移:
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STM32標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和HAL庫(kù)有什么不同?
網(wǎng)上關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、HAL庫(kù)的描述相信是數(shù)不勝數(shù)。可是一個(gè)對(duì)于很多剛?cè)腴T的朋友還是沒(méi)法很直觀的去真正了解這些不同開(kāi)發(fā)發(fā)方式彼此之間的區(qū)別,下面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(lái)。
一、配置寄存器
不少先學(xué)了51的朋友可能會(huì)知道,會(huì)有一小部分人或是教程是通過(guò)匯編語(yǔ)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(wú)法全部記憶,開(kāi)發(fā)時(shí)需要經(jīng)常的翻查芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè),此時(shí)直接操作寄存器就變得非常的費(fèi)力了。但還是會(huì)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。
二、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)
STM32有非常多的寄存器,而導(dǎo)致了開(kāi)發(fā)困難,所以為此ST公司就為每款芯片都編寫了一份庫(kù)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(guò)結(jié)構(gòu)體變量封裝起來(lái),如GPIO口時(shí)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(kāi)發(fā)方式。
三、HAL庫(kù)
HAL庫(kù)是ST公司目前主力推的開(kāi)發(fā)方式,全稱就是Hardware Abstraction Layer(抽象印象層)。庫(kù)如其名,很抽象,一眼看上去不太容易知道其作用是什么。它的出現(xiàn)比標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)要晚,但其實(shí)和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)一樣,都是為了節(jié)省程序開(kāi)發(fā)的時(shí)期,而且HAL庫(kù)尤其的有效,如果說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)把實(shí)現(xiàn)功能需要配置的寄存器集成了,那么HAL庫(kù)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(shuō),同樣的功能,標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)可能要用幾句話,HAL庫(kù)只需用一句話就夠了。并且HAL庫(kù)也很好的解決了程序移植的問(wèn)題,不同型號(hào)的stm32芯片它的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)是不一樣的,例如在F4上開(kāi)發(fā)的程序移植到F3上是不能通用的,而使用HAL庫(kù),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(wú)中生有。例如F7比F3要多幾個(gè)定時(shí)器,不能明明沒(méi)有這個(gè)定時(shí)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(guò)圖形化的配置功能,直接生成整個(gè)使用HAL庫(kù)的工程文件,可以說(shuō)是方便至極,但是方便的同時(shí)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)。
四、總結(jié)
綜合上面說(shuō)的,其實(shí)筆者還是強(qiáng)烈推薦HAL庫(kù)的,理由有二:
一、 F7系列開(kāi)始 ST公司就已近開(kāi)始停止更新標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),也就是F7開(kāi)始包括F7已經(jīng)不能用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)了,公司對(duì)于主打HAL庫(kù)的目的已經(jīng)非常明顯了。
二、追求更方便、追求模塊化向來(lái)是世界的潮流,更方便的HAL庫(kù)一定會(huì)迅速發(fā)展,低效的短板遲早會(huì)被硬件高度集成化所彌補(bǔ) 。
當(dāng)然啦,不能只學(xué)習(xí)HAL庫(kù),底層的原理必需是要懂的,這是每個(gè)學(xué)有所成的人都公認(rèn)的事實(shí),HAL庫(kù)也不是萬(wàn)能的,結(jié)合對(duì)底層的理解相信一定會(huì)讓你的開(kāi)發(fā)水準(zhǔn)大大提高。
五、STM32 HAL庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的區(qū)別
1.句柄
在STM32的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中,假設(shè)我們要初始化一個(gè)外設(shè)(這里以USART為例) 我們首先要初始化它們的各個(gè)寄存器。
在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中,這些操作都是利用固件庫(kù)結(jié)構(gòu)體變量+固件庫(kù)Init函數(shù)實(shí)現(xiàn)的:
?USART_InitTypeDef?USART_InitStructure; ?USART_InitStructure.USART_BaudRate?=?bound;//串口波特率??USART_InitStructure.USART_WordLength?=?USART_WordLength_8b;//字長(zhǎng)為8位數(shù)據(jù)格式??USART_InitStructure.USART_StopBits?=?USART_StopBits_1;//一個(gè)停止位??USART_InitStructure.USART_Parity?=?USART_Parity_No;//無(wú)奇偶校驗(yàn)位??USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl?=?USART_HardwareFlowControl_None;//無(wú)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(gè)串口,需要對(duì)六個(gè)位置進(jìn)行賦值,然后引用Init函數(shù),并且USART_InitStructure
并不是一個(gè)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(kù)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。UART_HandleTypeDef?UART1_Handler;
右鍵查看結(jié)構(gòu)體成員:typedef?struct?{????USART_TypeDef?????????????????*Instance;????????/*!????UART_InitTypeDef??????????????Init;?????????????/*!????uint8_t???????????????????????*pTxBuffPtr;??????/*!????uint16_t??????????????????????TxXferSize;???????/*!????uint16_t??????????????????????TxXferCount;??????/*!????uint8_t???????????????????????*pRxBuffPtr;??????/*!????uint16_t??????????????????????RxXferSize;???????/*!????uint16_t??????????????????????RxXferCount;??????/*!?? ???DMA_HandleTypeDef?????????????*hdmatx;??????????/*!? ???DMA_HandleTypeDef?????????????*hdmarx;??????????/*!????HAL_LockTypeDef???????????????Lock;?????????????/*!????__IO?HAL_UART_StateTypeDef????State;????????????/*!????__IO?uint32_t?????????????????ErrorCode;????????/*!?}UART_HandleTypeDef;
我們發(fā)現(xiàn),與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)不同的是,該成員不僅包含了之前標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)就有的六個(gè)成員(波特率,數(shù)據(jù)格式等),還包含過(guò)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(gè)項(xiàng)目流程中都要設(shè)置的各個(gè)成員。該UART1_Handler就被稱為串口的句柄 它被貫穿整個(gè)USART收發(fā)的流程,比如開(kāi)啟中斷: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):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(shí)定義的句柄UART1_Handler
就好。2.MSP函數(shù)
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(gè)人覺(jué)得說(shuō)的很明白:我們要初始化一個(gè)串口,首先要設(shè)置和 MCU 無(wú)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(méi)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(gè)串口設(shè)備它需要一個(gè) MCU 來(lái)承載,例如用 STM32F4 來(lái)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(gè)引腳。所以 HAL驅(qū)動(dòng)方式的初始化流程就是:HAL_USART_Init()—>HAL_USART_MspInit()
,先初始化與 MCU無(wú)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(dòng)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(tái)的時(shí)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(kù)中,幾乎每初始化一個(gè)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(jiàn),HAL庫(kù)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)多了MSP函數(shù)之后,移植性非常強(qiáng),但與此同時(shí)卻增加了代碼量和代碼的嵌套層級(jí)。可以說(shuō)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:void?HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef?*huart);
3.Callback函數(shù)
類似于MSP函數(shù),個(gè)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(kù)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(duì)數(shù)據(jù)的處理,這樣如果我們?cè)谝粋€(gè)中斷函數(shù)中寫這么多代碼,就會(huì)顯得很混亂: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(kù)中,進(jìn)入串口中斷后,直接由HAL庫(kù)中斷函數(shù)進(jìn)行托管:void?USART1_IRQHandler(void)??????????????????{? ?HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler);?//調(diào)用HAL庫(kù)中斷處理公用函數(shù)??/***************省略無(wú)關(guān)代碼****************/? }
HAL_UART_IRQHandler
這個(gè)函數(shù)完成了判斷是哪個(gè)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(gè)字節(jié),我就要對(duì)這五個(gè)字節(jié)進(jìn)行處理。在一開(kāi)始我定義了一個(gè)串口接收緩存區(qū):/*HAL庫(kù)使用的串口接收緩沖,處理邏輯由HAL庫(kù)控制,接收完這個(gè)數(shù)組就會(huì)調(diào)用HAL_UART_RxCpltCallback進(jìn)行處理這個(gè)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,緩存大小(五個(gè)字節(jié))
/*該代碼在HAL_UART_Receive_IT函數(shù)中,初始化時(shí)會(huì)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(gè)字節(jié),HAL_UART_IRQHandler
才會(huì)執(zhí)行一次Callback函數(shù):void?HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef?*huart);
在這個(gè)Callback回調(diào)函數(shù)中,我們只需要對(duì)這接收到的五個(gè)字節(jié)(保存在aRxBuffer[]中)進(jìn)行處理就好了,完全不用再去手動(dòng)清除標(biāo)志位等操作。
所以說(shuō)Callback函數(shù)是一個(gè)應(yīng)用層代碼的函數(shù),我們?cè)谝婚_(kāi)始只設(shè)置句柄里面的各個(gè)參數(shù),然后就等著HAL庫(kù)把自己安排好的代碼送到手中就可以了~
綜上,就是HAL庫(kù)的三個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)不同的地方之個(gè)人見(jiàn)解。 個(gè)人覺(jué)得從這三個(gè)小點(diǎn)就可以看出HAL庫(kù)的可移植性之強(qiáng)大,并且用戶可以完全不去理會(huì)底層各個(gè)寄存器的操作,代碼也更有邏輯性。但與此帶來(lái)的是復(fù)雜的代碼量,極慢的編譯速度,略微低下的效率。看怎么取舍了 。
五、HAL庫(kù)結(jié)構(gòu)
說(shuō)到STM32 的HAL庫(kù),就不得不提STM32CubeMX,其作為一個(gè)可視化的配置工具,對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō),確實(shí)大大節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間。
STM32CubeMX 就是以 HAL 庫(kù)為基礎(chǔ)的,且目前僅支持 HAL 庫(kù)及 LL 庫(kù)!首先看一下,官方給出的 HAL 庫(kù)的包含結(jié)構(gòu):
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?
stm32f2xx.h 主要包含STM32同系列芯片的不同具體型號(hào)的定義,是否使用HAL庫(kù)等的定義,接著,其會(huì)根據(jù)定義的芯片信號(hào)包含具體的芯片型號(hào)的頭文件:
#if?defined(STM32F205xx)???#include?"stm32f205xx.h"?#elif?defined(STM32F215xx)???#include?"stm32f215xx.h"?#elif?defined(STM32F207xx)???#include?"stm32f207xx.h"?#elif?defined(STM32F217xx)???#include?"stm32f217xx.h"?#else??#error?"Please?select?first?the?target?STM32F2xx?device?used?in?your?application?(in?stm32f2xx.h?file)"?#endif
緊接著,其會(huì)包含 stm32f2xx_hal.h。stm32f2xx_hal.h:stm32f2xx_hal.c/h 主要實(shí)現(xiàn)HAL庫(kù)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
stm32f2xx_hal_conf.h :該文件是一個(gè)用戶級(jí)別的配置文件,用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)HAL庫(kù)的裁剪,其位于用戶文件目錄,不要放在庫(kù)目錄中。
接下來(lái)對(duì)于HAL庫(kù)的源碼文件進(jìn)行一下說(shuō)明,HAL庫(kù)文件名均以stm32f2xx_hal開(kāi)頭,后面加上_外設(shè)或者模塊名(如:stm32f2xx_hal_adc.c):
庫(kù)文件: ?stm32f2xx_hal_ppp.c/.h???//?主要的外設(shè)或者模塊的驅(qū)動(dòng)源文件,包含了該外設(shè)的通用API??stm32f2xx_hal_ppp_ex.c/.h??//?外圍設(shè)備或模塊驅(qū)動(dòng)程序的擴(kuò)展文件。這組文件中包含特定型號(hào)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。??stm32f2xx_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(shí)間延遲等相關(guān)的API??其他庫(kù)文件 用戶級(jí)別文件: ?stm32f2xx_hal_msp_template.c?//?只有.c沒(méi)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。??stm32f2xx_hal_conf_template.h?//?用戶級(jí)別的庫(kù)配置文件模板。使用者復(fù)制到自己目錄下使用??system_stm32f2xx.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(dòng)過(guò)程中被調(diào)用。?**它不在啟動(dòng)時(shí)配置系統(tǒng)時(shí)鐘(與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)相反)**。?時(shí)鐘的配置在用戶文件中使用HAL API來(lái)完成。??startup_stm32f2xx.s????//?芯片啟動(dòng)文件,主要包含堆棧定義,終端向量表等??stm32f2xx_it.c/.h????//?中斷處理函數(shù)的相關(guān)實(shí)現(xiàn)??main.c/.h???
根據(jù)HAL庫(kù)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):HAL_PPP_Init(), HAL_PPP_DeInit()
IO 操作函數(shù):HAL_PPP_Read(), HAL_PPP_Write(),HAL_PPP_Transmit(), HAL_PPP_Receive()
控制函數(shù):HAL_PPP_Set (), HAL_PPP_Get ().
狀態(tài)和錯(cuò)誤:HAL_PPP_GetState (), HAL_PPP_GetError ().
注意:目前LL庫(kù)是和HAL庫(kù)捆綁發(fā)布的,所以在HAL庫(kù)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(kù)文件。使用CubeMX生產(chǎn)項(xiàng)目時(shí),可以選擇LL庫(kù)。”
HAL庫(kù)最大的特點(diǎn)就是對(duì)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) 外設(shè)句柄定義 ??用戶代碼的第一大部分:對(duì)于外設(shè)句柄的處理。HAL庫(kù)在結(jié)構(gòu)上,對(duì)每個(gè)外設(shè)抽象成了一個(gè)稱為ppp_HandleTypeDef的結(jié)構(gòu)體,其中ppp就是每個(gè)外設(shè)的名字。*所有的函數(shù)都是工作在ppp_HandleTypeDef指針之下。多實(shí)例支持:每個(gè)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
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。
下面,以ADC為例:
/**? ?*?@brief??ADC?handle?Structure?definition ?*/??typedef?struct?{??ADC_TypeDef???????????????????*Instance;???????????????????/*!??ADC_InitTypeDef???????????????Init;????????????????????????/*!???__IO?uint32_t?????????????????NbrOfCurrentConversionRank;??/*!??DMA_HandleTypeDef?????????????*DMA_Handle;?????????????????/*!??HAL_LockTypeDef???????????????Lock;????????????????????????/*!??__IO?uint32_t?????????????????State;???????????????????????/*!??__IO?uint32_t?????????????????ErrorCode;???????????????????/*!?}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(duì)于用戶想要使用ADC只要定義一個(gè)ADC_HandleTypeDef
的變量,給每個(gè)變量賦好值,對(duì)應(yīng)的外設(shè)就抽象完了。接下來(lái)就是具體使用了。當(dāng)然,對(duì)于那些共享型外設(shè)或者說(shuō)系統(tǒng)外設(shè)來(lái)說(shuō),他們不需要進(jìn)行以上這樣的抽象,這些部分與原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)函數(shù)基本一樣。如以下外設(shè):GPIO、SYSTICK、NVIC、RCC、FLASH。
以GPIO 為例,對(duì)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。
1. 三種編程方式
HAL庫(kù)對(duì)所有的函數(shù)模型也進(jìn)行了統(tǒng)一。在HAL庫(kù)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(duì)應(yīng)如下三種類型的函數(shù)(以ADC為例):
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(kāi)中斷的);什么都沒(méi)帶的就是輪詢模式(沒(méi)有開(kāi)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(kù)架構(gòu)下統(tǒng)一采用宏的形式對(duì)各種中斷等進(jìn)行配置(原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)一般都是各種函數(shù))。針對(duì)每種外設(shè)主要由以下宏:__HAL_PPP_ENABLE_IT(HANDLE, INTERRUPT):使能一個(gè)指定的外設(shè)中斷
__HAL_PPP_DISABLE_IT(HANDLE, INTERRUPT):失能一個(gè)指定的外設(shè)中斷
__HAL_PPP_GET_IT (HANDLE, __ INTERRUPT __):獲得一個(gè)指定的外設(shè)中斷狀態(tài)
__HAL_PPP_CLEAR_IT (HANDLE, __ INTERRUPT __):清除一個(gè)指定的外設(shè)的中斷狀態(tài)
__HAL_PPP_GET_FLAG (HANDLE, FLAG):獲取一個(gè)指定的外設(shè)的標(biāo)志狀態(tài)
__HAL_PPP_CLEAR_FLAG (HANDLE, FLAG):清除一個(gè)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
2. 三大回調(diào)函數(shù)
在 HAL 庫(kù)的源碼中,到處可見(jiàn)一些以
__weak
開(kāi)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:__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(méi)有被實(shí)現(xiàn),例如:
__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(lái)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(huì)采用外部實(shí)現(xiàn)的同名函數(shù)。通常來(lái)說(shuō),HAL庫(kù)負(fù)責(zé)整個(gè)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(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)中做修改即可。HAL 庫(kù)包含如下三種用戶級(jí)別回調(diào)函數(shù)(PPP為外設(shè)名):1.外設(shè)系統(tǒng)級(jí)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(duì)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(lái)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:__weak void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
。當(dāng)外設(shè)或者DMA工作完成后時(shí),觸發(fā)中斷,該回調(diào)函數(shù)會(huì)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3.錯(cuò)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(cuò)誤時(shí),觸發(fā)終端,該回調(diào)函數(shù)會(huì)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。
評(píng)論
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