最近笔者开始学习STM32的HAL库,由于以前一直用标准库进行开发,于是发现了HAL库几点好玩的地方,在此分享。
1.句柄
在STM32的标准库中,假设我们要初始化一个外设(这里以USART为例)
我们首先要初始化他们的各个寄存器。在标准库中,这些操作都是利用固件库结构体变量+固件库Init函数实现的:
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式 USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //初始化串口1复制代码 可以看到,要初始化一个串口,需要对六个位置进行赋值,然后引用Init函数,并且USART_InitStructure并不是一个全局结构体变量,而是只在函数内部的局部变量,初始化完成之后,USART_InitStructure就失去了作用。
而在HAL库中,同样是USART初始化结构体变量,我们要定义为全局变量。
UART_HandleTypeDef UART1_Handler;
复制代码右键查看结构体成员
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;复制代码 我们发现,与标准库不同的是,该成员不仅包含了之前标准库就有的六个成员(波特率,数据格式等),还包含过采样、(发送或接收的)数据缓存、数据指针、串口 DMA 相关的变量、各种标志位等等要在整个项目流程中都要设置的各个成员。
该 UART1_Handler 就被称为串口的句柄
它被贯穿整个USART收发的流程,比如开启中断:
HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);
复制代码比如后面要讲到的MSP与Callback回调函数:
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart);void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);复制代码 在这些函数中,只需要调用初始化时定义的句柄UART1_Handler就好。
2.MSP函数
MCU Specific Package 单片机的具体方案
MSP是指和MCU相关的初始化,引用一下正点原子的解释,个人觉得说的很明白:
我们要初始化一个串口,首先要设置和 MCU 无关的东西,例如波特率,奇偶校验,停止
位等,这些参数设置和 MCU 没有任何关系,可以使用 STM32F1,也可以是 STM32F2/F3/F4/F7
上的串口。而一个串口设备它需要一个 MCU 来承载,例如用 STM32F4 来做承载,PA9 做为发
送,PA10 做为接收,MSP 就是要初始化 STM32F4 的 PA9,PA10,配置这两个引脚。所以 HAL
驱动方式的初始化流程就是:HAL_USART_Init()—>HAL_USART_MspInit() ,先初始化与 MCU
无关的串口协议,再初始化与 MCU 相关的串口引脚。在 STM32 的 HAL 驱动中
HAL_PPP_MspInit()作为回调,被 HAL_PPP_Init()函数所调用。当我们需要移植程序到 STM32F1
平台的时候,我们只需要修改 HAL_PPP_MspInit 函数内容而不需要修改 HAL_PPP_Init 入口参
数内容。
在HAL库中,几乎每初始化一个外设就需要设置该外设与单片机之间的联系,比如IO口,是否复用等等,可见,HAL库相对于标准库多了MSP函数之后,移植性非常强,但与此同时却增加了代码量和代码的嵌套层级。可以说各有利弊。
同样,MSP函数又可以配合句柄,达到非常强的移植性:
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart);
复制代码入口参数仅仅需要一个串口句柄,这样有能看出句柄的方便。
3.Callback函数
类似于MSP函数,个人认为Callback函数主要帮助用户应用层的代码编写。
还是以USART为例,在标准库中,串口中断了以后,我们要先在中断中判断是否是接收中断,然后读出数据,顺便清除中断标志位,然后再是对数据的处理,这样如果我们在一个中断函数中写这么多代码,就会显得很混乱:
void USART3_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序{ u8 Res; if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾) { Res =USART_ReceiveData(USART3); //读取接收到的数据 /*数据处理区*/ } } } 复制代码 而在HAL库中,进入串口中断后,直接由HAL库中断函数进行托管:
void USART1_IRQHandler(void) { HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); //调用HAL库中断处理公用函数 /***************省略无关代码****************/ }复制代码 HAL_UART_IRQHandler这个函数完成了判断是哪个中断(接收?发送?或者其他?),然后读出数据,保存至缓存区,顺便清除中断标志位等等操作。
比如我提前设置了,串口每接收五个字节,我就要对这五个字节进行处理。
在一开始我定义了一个串口接收缓存区:
/*HAL库使用的串口接收缓冲,处理逻辑由HAL库控制,接收完这个数组就会调用HAL_UART_RxCpltCallback进行处理这个数组*/
/*RXBUFFERSIZE=5*/u8 aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];复制代码 在初始化中,我在句柄里设置好了缓存区的地址,缓存大小(五个字节)
/*该代码在HAL_UART_Receive_IT函数中,初始化时会引用*/
huart->pRxBuffPtr = pData;//aRxBuffer huart->RxXferSize = Size;//RXBUFFERSIZE huart->RxXferCount = Size;//RXBUFFERSIZE复制代码
则在接收数据中,每接收完五个字节,HAL_UART_IRQHandler才会执行一次Callback函数:
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
复制代码在这个Callback回调函数中,我们只需要对这接收到的五个字节(保存在aRxBuffer[]中)进行处理就好了,完全不用再去手动清除标志位等操作。
所以说Callback函数是一个应用层代码的函数,我们在一开始只设置句柄里面的各个参数,然后就等着HAL库把自己安排好的代码送到手中就可以了~
综上,就是HAL库的三个与标准库不同的地方之个人见解。
个人觉得从这三个小点就可以看出HAL库的可移植性之强大,并且用户可以完全不去理会底层各个寄存器的操作,代码也更有逻辑性。但与此带来的是复杂的代码量,极慢的编译速度,略微低下的效率。看怎么取舍了。