一文搞懂STM32開(kāi)發(fā)用的HAL庫(kù)

前言

??相比較早幾年使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)開(kāi)發(fā)來(lái)講，最近幾年HAL庫(kù)的使用是越來(lái)越多，那么我們開(kāi)發(fā)應(yīng)當(dāng)使用哪一種呢，本文著重介紹常用的幾種開(kāi)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(kāi)發(fā)方式

??通常新手在入門(mén)STM32的時(shí)候，首先都要先選擇一種要用的開(kāi)發(fā)方式，不同的開(kāi)發(fā)方式會(huì)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(huì)選用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和HAL庫(kù)，而極少部分人會(huì)通過(guò)直接配置寄存器進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

??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)?？墒且粋€(gè)對(duì)于很多剛?cè)腴T(mén)的朋友還是沒(méi)法很直觀(guān)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，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(lái)，如果有描述的不對(duì)的地方或者是不同意見(jiàn)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(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。

2、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

??上面也提到了，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(xiě)了一份庫(kù)文件，也就是工程文件里stm32F1xx…之類(lèi)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，我也就不多闡述了。

3、HAL庫(kù)

??HAL庫(kù)是ST公司目前主力推的開(kāi)發(fā)方式，全稱(chēng)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他的作用是什么。 ??

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(huà)，HAL庫(kù)只需用一句話(huà)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)。

STM32 HAL庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)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(jì)，第二種是指Windows編程?，F(xiàn)在大部分都是指程序設(shè)計(jì)/程序開(kāi)發(fā)這類(lèi)。

第一種解釋?zhuān)壕浔且环N特殊的智能指針 。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序要引用其他系統(tǒng)（如數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)）所管理的內(nèi)存塊或?qū)ο髸r(shí)，就要使用句柄。

第二種解釋?zhuān)赫麄€(gè)Windows編程的基礎(chǔ)。一個(gè)句柄是指使用的一個(gè)唯一的整數(shù)值，即一個(gè)4字節(jié)(64位程序中為8字節(jié))長(zhǎng)的數(shù)值，來(lái)標(biāo)識(shí)應(yīng)用程序中的不同對(duì)象和同類(lèi)中的不同的實(shí)例，諸如，一個(gè)窗口，按鈕，圖標(biāo)，滾動(dòng)條，輸出設(shè)備，控件或者文件等。應(yīng)用程序能夠通過(guò)句柄訪(fǎng)問(wèn)相應(yīng)的對(duì)象的信息，但是句柄不是指針，程序不能利用句柄來(lái)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(wú)用處的。句柄是Windows用來(lái)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(lái)標(biāo)識(shí)對(duì)象。

STM32的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)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(kù)中，假設(shè)我們要初始化一個(gè)外設(shè)（這里以USART為例），我們首先要初始化他們的各個(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：

1、對(duì)六個(gè)位置進(jìn)行賦值

2、然后引用Init函數(shù)

??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;

結(jié)構(gòu)體成員

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(kù)不同的是，該成員不僅:

1、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），

2、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(chēng)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)

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?zhuān)瑐€(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)?？梢哉f(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(lèi)似于MSP函數(shù)，個(gè)人認(rèn)為Callback函數(shù)主要幫助用戶(hù)應(yīng)用層的代碼編寫(xiě)。 ??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(xiě)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?。ㄎ鍌€(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(hù)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?？丛趺慈∩崃恕?

STM32 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。相關(guān)推薦：STM32CubeMX安裝教程。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)：

1、stm32f4xx.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(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(huì)包含stm32f4xx_hal.h。

2、stm32f4xx_hal.h：stm32f4xx_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

3、stm32f4xx_hal_conf.h ：該文件是一個(gè)用戶(hù)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(hù)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stm32f4xx_hal開(kāi)頭，后面加上_外設(shè)或者模塊名（如：stm32f4xx_hal_adc.c）：

4、庫(kù)文件：stm32f4xx_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 stm32f4xx_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。 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(shí)間延遲等相關(guān)的API

5、其他庫(kù)文件 用戶(hù)級(jí)別文件： stm32f4xx_hal_msp_template.c // 只有.c沒(méi)有.h。它包含用戶(hù)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(hù)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_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(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(hù)文件中使用HAL API來(lái)完成。startup_stm32f4xx.s // 芯片啟動(dòng)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(kù)的命名規(guī)則，其API可以分為以下三大類(lèi)：

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(hù)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(hù)功能）

處理MSP

處理各種回調(diào)函數(shù)

相關(guān)知識(shí)如下：

1、外設(shè)句柄定義

??用戶(hù)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(chēng)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

下面，以ADC為例

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。

/** 
 * @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(duì)于用戶(hù)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。例如以下外設(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。

2、 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(xún)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(lèi)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(xún)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

3、 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(hù)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(hù)，用戶(hù)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(hù)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(hù)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)用錯(cuò)誤處理回調(diào)函數(shù)：

HAL_PPP_ErrorCallback

例如：

__weak void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef hspi)*

3、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

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。

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

??HAL庫(kù)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(duì)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(shí)不調(diào)用返回會(huì)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

HAL_UART_TxCpltCallback
HAL_UART_TxHalfCpltCallback

??（用戶(hù)代碼的第三大部分：對(duì)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(wèn)題，例如在使用USB時(shí)，其庫(kù)配置存在問(wèn)題。

HAL庫(kù)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(hù)可以在此文件中自由裁剪，配置HAL庫(kù)。

3、在使用HAL庫(kù)時(shí)，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(kù)與STD庫(kù)不同，HAL庫(kù)使用RCC中的函數(shù)來(lái)配置系統(tǒng)時(shí)鐘，用戶(hù)需要單獨(dú)寫(xiě)時(shí)鐘配置函數(shù)（STD庫(kù)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(hù)自己的代碼，不建議先寫(xiě)到中斷中，而應(yīng)該寫(xiě)到HAL提供的回調(diào)函數(shù)中。

6、對(duì)于每一個(gè)外設(shè)，HAL都提供了回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)自己的代碼。整個(gè)調(diào)用結(jié)構(gòu)由HAL庫(kù)自己完成。

例如： Uart中，HAL提供了

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);

函數(shù)，用戶(hù)只需要觸發(fā)中斷后，用戶(hù)只需要調(diào)用該函數(shù)即可，同時(shí)，自己的代碼寫(xiě)在對(duì)應(yīng)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(gè)回調(diào)函數(shù)即可！ 基本結(jié)構(gòu) 綜上所述，使用HAL庫(kù)編寫(xiě)程序（針對(duì)某個(gè)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(xiě)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(duì)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(shuō)明的三大回調(diào)函數(shù)中的完成回調(diào)函數(shù)和錯(cuò)誤回調(diào)函數(shù)

審核編輯：湯梓紅