ST 為開發(fā)者提供了非常方便的開發(fā)庫：有標準外設庫（SPL庫）、HAL 庫（Hardware Abstraction Layer，硬件抽象層庫）、LL 庫（Low-Layer，底層庫）三種。前者是ST的老庫已經(jīng)停更了，后兩者是ST現(xiàn)在主推的開發(fā)庫。

相比標準外設庫，STM32Cube HAL庫表現(xiàn)出更高的抽象整合水平，HAL API集中關注各外設的公共函數(shù)功能，這樣便于定義一套通用的用戶友好的API函數(shù)接口，從而可以輕松實現(xiàn)從一個STM32產(chǎn)品移植到另一個不同的STM32系列產(chǎn)品。HAL庫是ST未來主推的庫，ST新出的芯片已經(jīng)沒有STD庫了，比如F7系列。目前，HAL庫已經(jīng)支持STM32全線產(chǎn)品。

通過文字描述可以知道HAL庫的幾個點：1.最大可移植性。2.提供了一整套一致的中間件組件，如RTOS，USB，TCP / IP和圖形等。3.通用的用戶友好的API函數(shù)接口。4.ST新出的芯片已經(jīng)沒有標準庫。5.HAL庫已經(jīng)支持STM32全線產(chǎn)品。

網(wǎng)友認為，“HAL我覺得是極好的，就是SPI接收時速度實在太慢，不用DMA的話，吃不消。“

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)方式會導致你編程的架構是完全不一樣的。一般大多數(shù)都會選用標準庫和HAL庫，而極少部分人會通過直接配置寄存器進行開發(fā)。網(wǎng)上關于標準庫、HAL庫的描述相信是數(shù)不勝數(shù)。

可是一個對于很多剛?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)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。

01、直接配置寄存器

不少先學了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現(xiàn)功能的，這種方法到了STM32就變得不太容易行得通了，因為STM32的寄存器數(shù)量是51單片機的十數(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力了。但還是會有很小一部分人，喜歡去直接操作寄存器，因為這樣更接近原理，知其然也知其所以然。

02、標準庫

上面也提到了，STM32有非常多的寄存器，而導致了開發(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，把一些外設也通過結(jié)構體變量封裝起來，如GPIO口時鐘等。所以我們只需要配置結(jié)構體變量成員就可以修改外設的配置寄存器，從而選擇不同的功能。也是目前最多人使用的方式，也是學習STM32接觸最多的一種開發(fā)方式，我也就不多闡述了。

03、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)比標準庫要晚，但其實和標準庫一樣，都是為了節(jié)省程序開發(fā)的時期，而且HAL庫尤其的有效，如果說標準庫把實現(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，標準庫可能要用幾句話，HAL庫只需用一句話就夠了。并且HAL庫也很好的解決了程序移植的問題，不同型號的stm32芯片它的標準庫是不一樣的，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，程序基本可以完全復制粘貼，注意是相通外設，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，但其實這種情況不多，絕大多數(shù)都可以直接復制粘貼。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庫和標準固件庫區(qū)別

STM32的開發(fā)中，我們可以操作寄存器：

GPIOF-》BSRR=0x00000001;//這里是針對STM32F1系列

這種方法當然可以，但是這種方法的劣勢是你需要去掌握每個寄存器的用法，你才能正確使用STM32，而對于STM32這種級別的MCU，數(shù)百個寄存器記起來又是談何容易。于是ST（意法半導體）推出了官方標準固件庫，標準固件庫將這些寄存器底層操作都封裝起來，提供一整套接口（API）供開發(fā)者調(diào)用，大多數(shù)場合下，你不需要去知道操作的是哪個寄存器，你只需要知道調(diào)用哪些函數(shù)即可。

比如上面的控制 BRR 寄存器實現(xiàn)電平控制，官方庫封裝了一個函數(shù)：

void GPIO_ResetBits（GPIO_TypeDef* GPIOx， uint16_t GPIO_Pin）{GPIOx-》BRR= GPIO_Pin;}

這個時候你不需要再直接去操作 BRR 寄存器了，你只需要知道怎么使用 GPIO_ResetBits（）這個函數(shù)就可以了。在你對外設的工作原理有一定的了解之后，你再去看標準庫函數(shù)，基本上函數(shù)名字能告訴你這個函數(shù)的功能是什么，該怎么使用，這樣開發(fā)就方便很多。

標準固件庫自推出以來受到廣大工程師推崇，現(xiàn)在很多工程師和公司還在使用標準庫函數(shù)開發(fā)。不過，ST官方已經(jīng)不再更新STM32標準固件庫，而是力推新的固件庫：HAL庫。

比如上面的控制BSRRL 寄存器實現(xiàn)電平控制，官方 HAL 庫封裝了一個函數(shù)：

voidHAL_GPIO_WritePin（GPIO_TypeDef* GPIOx， uint16_t GPIO_Pin，GPIO_PinStatePinState）{assert_param（IS_GPIO_PIN（GPIO_Pin））;assert_param（IS_GPIO_PIN_ACTION（PinState））;if（PinState！= GPIO_PIN_RESET）{GPIOx-》BSRR= GPIO_Pin;}else{GPIOx-》BSRR= （uint32_t）GPIO_Pin 《《 16;}}

這個時候你不需要再直接去操作BSRRL 寄存器了，你只需要知道怎么使用HAL_GPIO_WritePin這個函數(shù)就可以了。

標準固件庫和HAL庫一樣都是固件庫函數(shù)，由ST官方硬件抽象層而設計的軟件函數(shù)包，由程序、數(shù)據(jù)結(jié)構和宏組成，包括了STM32所有外設的性能特征。 這些固件庫為開發(fā)者底層硬件提供了中間API，通過使用固件庫，無需掌握底層細節(jié)，開發(fā)者就可以輕松應用每一個外設。

HAL 庫和標準庫本質(zhì)上是一樣的，都是提供底層硬件操作 API，而且在使用上也是大同小異。有過標準庫基礎的同學對 HAL 庫的使用也很容易入手。ST 官方之所以這幾年大力推廣 HAL 庫，是因為 HAL 的結(jié)構更加容易整合 STM32Cube，而 STM32CubeMX 是 ST 這幾年極力推薦的程序生成開發(fā)工具。所以這幾年新出的 STM32 芯片，ST 直接只提供 HAL 庫。

在ST的官方聲明中，HAL庫是大勢所趨。ST最新開發(fā)的芯片中，只有HAL庫沒有標準庫。標準庫和HAL庫雖然都是對外設進行操作的函數(shù)，但由于標準庫官方已經(jīng)停止更新，而且標準庫在STM32創(chuàng)建工程和初始化時，不能由CubMX軟件代碼生成使用，也就是說CubMX軟件在生產(chǎn)代碼時。

工程項目和初始化代碼就自動生成，這個工程項目和初始化代碼里面使用的庫都是基于HAL庫的。STM32CubeMX是一個圖形化的工具，也是配置和初始化C代碼生成器 ，與STM32CubeMX配合使用的是HAL庫（硬件抽象層軟件庫）。

基本配置

工程創(chuàng)建

通過內(nèi)核芯片的選擇，創(chuàng)建相應的工程文件。

對時鐘系統(tǒng)進行配置，對引腳及基本功能進行配置。

配置時鐘系統(tǒng)我們首要思考的是：我們需要怎樣的時鐘系統(tǒng)，而不是如何配置時鐘系統(tǒng)。

配置SWD程序燒錄接口，使用ST-Link進行燒錄下載。

工程管理設置推薦圖中所示配置，實現(xiàn)更快編譯和更簡潔的文件系統(tǒng)。

點擊“GENERATE CODE”生成Keil工程文件

如果你已經(jīng)安裝了編譯環(huán)境MDK了，可點擊直接打開工程。

GPIO使用

開發(fā)環(huán)境搭建好以后，可以依開始STM32的開發(fā)，下面是使用GPIO的例程，讓LED燈每隔400ms閃爍一次

打開STM32CubeMX新建工程，選擇STM32F103ZET6芯片。選擇外部高速晶振（HSE）。

根據(jù)下位機主控引腳分配圖及原理圖，選擇LED引腳

PD7為LED1輸出控制管腳，選擇GPIO_OUTPUT模式。

點擊Clock Configuration配置系統(tǒng)時鐘為72M最高速度。

點擊Configuration-》GPIO配置管腳。LED管腳配置為低速推挽輸出模式，既不上拉也不下拉（即默認的模式不用配置）。

點擊生成報告，軟件會提示新建工程，輸入工程名，選擇工程保存路徑。IDE選擇MDK-ARM V5。

在Code Generator中找到Generated files框，勾選Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’files per IP。外設初始化為獨立的C文件和頭文件。

點擊生成代碼。點擊Open Project打開工程。到這里我們就配置好工程外設初始化。

點擊Build按鈕，然后等一會，Build Optput信息框會輸出沒有錯誤沒有警告。在main函數(shù)里添加如下代碼

延時電平翻轉(zhuǎn)函數(shù)，這樣LED燈就能開始閃爍。

再點擊Build按鈕，然后等一會，Build Optput信息框會輸出沒有錯誤沒有警告。代碼燒寫。

現(xiàn)在開始燒寫程序，燒寫程序有兩種，一種是使用ST-LINK工具燒寫，一種是直接用與上位機通訊的串口1燒寫。燒寫工具使用mcuisp。

軟件可自行網(wǎng)上搜索，下載配置如下。

選擇好串口端口后，可以開始下載。

HAL庫固件庫安裝與用戶手冊

1.首先設置讓Cube可以自動聯(lián)網(wǎng)下載相關固件庫選擇updater Settings

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。

選好了，點擊Install Now就行，過程可能有點長。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?。。?/p>

查找?guī)椭謨?/p>

3.尋找用戶幫助手冊進入固件所在文件夾，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功能的實現(xiàn)

用戶手冊就在Drivers文件夾下面。

STM32 HAL庫與標準庫的區(qū)別——淺談句柄、MSP函數(shù)、Callback函數(shù)

01句柄

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

· 第一種解釋：句柄是一種特殊的智能指針。當一個應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。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，來標識應用程序中的不同對象和同類中的不同的實例。

諸如，一個窗口，按鈕，圖標，滾動條，輸出設備，控件或者文件等。應用程序能夠通過句柄訪問相應的對象的信息，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用來標志應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識對象。

STM32的標準庫中，句柄是一種特殊的指針，通常指向結(jié)構體！

在STM32的標準庫中，假設我們要初始化一個外設（這里以USART為例），我們首先要初始化他們的各個寄存器。在標準庫中，這些操作都是利用固件庫結(jié)構體變量+固件庫Init函數(shù)實現(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、對六個位置進行賦值，

· 2、然后引用Init函數(shù)，

USART_InitStructure并不是一個全局結(jié)構體變量，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)構體變量，我們要定義為全局變量。

UART_HandleTypeDef UART1_Handler;

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)，與標準庫不同的是，該成員不僅：

· 1、包含了之前標準庫就有的六個成員（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 相關的變量、各種標志位等等要在整個項目流程中都要設置的各個成員。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：

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)用初始化時定義的句柄UART1_Handler就好。

02MSP函數(shù)

MSP： MCU Specific Package 單片機的具體方案

MSP是指和MCU相關的初始化，引用一下正點原子的解釋，個人覺得說的很明白：我們要初始化一個串口，首先要設置和 MCU 無關的東西，例如波特率，奇偶校驗，停止位等，這些參數(shù)設置和 MCU 沒有任何關系，可以使用 STM32F1，也可以是 STM32F2/F3/F4/F7上的串口。而一個串口設備它需要一個 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無關的串口協(xié)議，再初始化與 MCU 相關的串口引腳。

在 STM32 的 HAL 驅(qū)動中HAL_PPP_MspInit（）作為回調(diào)，HAL_PPP_Init（）函數(shù)所調(diào)用。當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就需要設置該外設與單片機之間的聯(lián)系，比如IO口，是否復用等等，可見，HAL庫相對于標準庫多了MSP函數(shù)之后，移植性非常強，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，達到非常強的移植性：

void HAL_UART_MspInit（UART_HandleTypeDef *huart）;

入口參數(shù)僅僅需要一個串口句柄，這樣就能看出句柄的方便。

03Callback函數(shù)

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

還是以USART為例，在標準庫中，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：

void USART3_IRQHandler（void） //串口1中斷服務程序{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，進入串口中斷后，直接由HAL庫中斷函數(shù)進行托管：

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)，順便清除中斷標志位等等操作。比如我提前設置了，串口每接收五個字節(jié)，我就要對這五個字節(jié)進行處理。在一開始我定義了一個串口接收緩存區(qū)：

/*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進行處理這個數(shù)組*//*RXBUFFERSIZE=5*/u8 aRxBuffer［RXBUFFERSIZE］;

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

/*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)：

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）進行處理就好了，完全不用再去手動清除標志位等操作。所以說Callback函數(shù)是一個應用層代碼的函數(shù)，我們在一開始只設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庫的三個與標準庫不同的地方之個人見解。個人覺得從這三個小點就可以看出HAL庫的可移植性之強大，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。

04STM32 HAL庫結(jié)構

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，確實大大節(jié)省了開發(fā)時間。STM32CubeMX就是以HAL庫為基礎的，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：

· 4.1 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：

#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。

· 4.2 stm32f4xx_hal.h：stm32f4xx_hal.c/h 主要實現(xiàn)HAL庫的初始化、系統(tǒng)滴答相關函數(shù)、及CPU的調(diào)試模式配置

· 4.3 stm32f4xx_hal_conf.h：該文件是一個用戶級別的配置文件，用來實現(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庫的源碼文件進行一下說明，HAL庫文件名均以stm32f4xx_hal開頭，后面加上_外設或者模塊名（如：stm32f4xx_hal_adc.c）：

· 4.4 庫文件

stm32f4xx_hal_ppp.c/.h // 主要的外設或者模塊的驅(qū)動源文件，包含了該外設的通用API

stm32f4xx_hal_ppp_ex.c/.h // 外圍設備或模塊驅(qū)動程序的擴展文件。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的時間延遲等相關的API

· 4.5 其他庫文件

用戶級別文件：

stm32f4xx_hal_msp_template.c // 只有.c沒有.h。它包含用戶應用程序中使用的外設的MSP初始化和反初始化（主程序和回調(diào)函數(shù)）。使用者復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（與標準庫相反）。 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)的相關實現(xiàn)

· 4.6 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)：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)和錯誤： ** 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)項目時，可以選擇LL庫?

HAL庫最大的特點就是對底層進行了抽象。在此結(jié)構下，用戶代碼的處理主要分為三部分：

· 處理外設句柄（實現(xiàn)用戶功能）

· 處理MSP

· 處理各種回調(diào)函數(shù)

相關知識如下：

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

1. 多實例支持：每個外設/模塊實例都有自己的句柄。因此，實例資源是獨立的?

2. 外圍進程相互通信：該句柄用于管理進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; /*！《 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，對應的外設就抽象完了。接下來就是具體使用了。??當然，對于那些共享型外設或者說系統(tǒng)外設來說，他們不需要進行以上這樣的抽象，這些部分與原來的標準外設庫函數(shù)基本一樣。

例如以下外設：- 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（如果外設支持）。其分別對應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庫架構下統(tǒng)一采用宏的形式對各種中斷等進行配置（原來標準外設庫一般都是各種函數(shù)）。針對每種外設主要由以下宏：

__HAL_PPP_ENABLE_IT（HANDLE， INTERRUPT）： 使能一個指定的外設中斷__HAL_PPP_DISABLE_IT（HANDLE， INTERRUPT）：失能一個指定的外設中斷__HAL_PPP_GET_IT （HANDLE， __ INTERRUPT __）：獲得一個指定的外設中斷狀態(tài)__HAL_PPP_CLEAR_IT （HANDLE， __ INTERRUPT __）：清除一個指定的外設的中斷狀態(tài)__HAL_PPP_GET_FLAG （HANDLE， FLAG）：獲取一個指定的外設的標志狀態(tài)__HAL_PPP_CLEAR_FLAG （HANDLE， FLAG）：清除一個指定的外設的標志狀態(tài)__HAL_PPP_ENABLE（HANDLE） ：使能外設__HAL_PPP_DISABLE（HANDLE） ：失能外設__HAL_PPP_XXXX （HANDLE， PARAM） ：指定外設的宏定義_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;}

有些則沒有被實現(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關鍵字的函數(shù)表示，就可以由用戶自己來實現(xiàn)。如果出現(xiàn)了同名函數(shù)，且不帶__weak關鍵字，那么連接器就會采用外部實現(xiàn)的同名函數(shù)。通常來說，HAL庫負責整個處理和MCU外設的處理邏輯，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為外設名）：

1. 外設系統(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 voidHAL_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的設備（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）。當外設或者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.錯誤處理回調(diào)函數(shù)：HAL_PPP_ErrorCallback例如：__weak void HAL_SPI_ErrorCallback（SPI_HandleTypeDef *hspi）**。當外設或者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)中實現(xiàn)。

HAL庫結(jié)構中，在每次初始化前（尤其是在多次調(diào)用初始化前），先調(diào)用對應的反初始化（DeInit）函數(shù)是非常有必要的。某些外設多次初始化時不調(diào)用返回會導致初始化失敗。完成回調(diào)函數(shù)有多種，例如串口的完成回調(diào)函數(shù)有HAL_UART_TxCpltCallback 和 HAL_UART_TxHalfCpltCallback等（用戶代碼的第三大部分：對于上面第二點和第三點的各種回調(diào)函數(shù)的處理）在實際使用中，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

05HAL庫移植使用

基本步驟

1.復制stm32f2xx_hal_msp_template.c，參照該模板，依次實現(xiàn)用到的外設的HAL_PPP_MspInit（）和 HAL_PPP_MspDeInit。

2.復制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，也就意味著第一點中，必須首先實現(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，用戶需要單獨寫時鐘配置函數(shù)（STD庫默認在system_stm32f2xx.c中）

5.關于中斷，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，而應該寫到HAL提供的回調(diào)函數(shù)中。

6.對于每一個外設，HAL都提供了回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)用來實現(xiàn)用戶自己的代碼。整個調(diào)用結(jié)構由HAL庫自己完成。例如：Uart中，HAL提供了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的回調(diào)函數(shù)中即可！如下：

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

1.配置外設句柄 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，在其中實現(xiàn)void HAL_UART_MspInit（UART_HandleTypeDef huart） 和 void HAL_UART_MspDeInit（UART_HandleTypeDef* huart）

3.實現(xiàn)對應的回調(diào)函數(shù) 例如，建立UartCallBack.c，在其中實現(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)

編輯：jq