很久之前就聽說st出了一個(gè)新版本的庫韵吨，用于代替原來的標(biāo)準(zhǔn)庫迹冤，非常好奇玖绿，但是一直沒有機(jī)會去體驗(yàn)。這次借著做畢設(shè)的機(jī)會叁巨，嘗試著切換到新庫斑匪。
官網(wǎng)介紹說，hal（hardware abstract layer）是一層硬件的抽象锋勺，看到這里蚀瘸，我非常激動(dòng)，看來st終于意識到原來標(biāo)準(zhǔn)庫的問題了庶橱，原來的標(biāo)準(zhǔn)庫非常依賴于具體硬件細(xì)節(jié)贮勃，很難體現(xiàn)出使用庫的優(yōu)勢，而且很難移植苏章。同時(shí)我也非常好奇寂嘉，st到底是如何把不同系列mcu的操作給封裝起來的奏瞬，是不是足夠抽象，方便移植泉孩。
話不多說硼端，直接上官網(wǎng)下下來再說。
上圖就是hal庫的全部內(nèi)容寓搬，其中STM32F1xx_HAL_Driver中屬于hal庫的內(nèi)容珍昨。
拿到庫第一步需要做的就是配置一個(gè)簡單的hello world，我在配置的時(shí)候句喷，出現(xiàn)了非常多的問題镣典。最開始非常自信，只從文件夾里挑選自認(rèn)為有用的文件加入到工程中唾琼，結(jié)果出現(xiàn)了各種問題兄春，里面各種庫的依賴關(guān)系比較復(fù)雜，如果不是很熟悉整個(gè)架構(gòu)的話锡溯，還是老老實(shí)實(shí)拷貝整個(gè)文件夾吧赶舆。
配置之前，首先要了解一下整個(gè)庫的框架趾唱，官方給的框架圖如下：
個(gè)人認(rèn)為這幅圖和我理解的有些許出入，故重新畫了一張：
有幾點(diǎn)區(qū)別：
- cmsis我放在了驅(qū)動(dòng)層的最底層蜻懦，因?yàn)閏msis庫中包含的內(nèi)容都是和具體cpu內(nèi)核相關(guān)的東西甜癞，還有一些地址定義，這些都是非常底層的東西了宛乃，而且hal層確實(shí)是依賴于cmsis悠咱。
- hal底層我增加了一層msp，類似于bsp征炼，全稱是mcu support package析既，這一層相當(dāng)于hal的驅(qū)動(dòng)層，與硬件相關(guān)的部分比如最終的時(shí)鐘配置谆奥，gpio配置等等提取出來眼坏，交給用戶配置。
了解了架構(gòu)酸些，下面我們就來配置一個(gè)簡單的工程吧宰译。
- 首先拷貝整個(gè)Driver目錄到工程中。
- 新建user文件夾魄懂，新建main.c文件沿侈。
找到stm32f1xx_hal_conf_template.h,stm32f1xx_hal_msp_template.c，去掉"_template"放入user文件夾市栗。
找到stm32f1xx_it.c和stm32f1xx_it.h放入user文件夾缀拭。 - 新建工程
添加源文件：
配置工程：
- 勾選Use MicroLib咳短，因?yàn)閔al使用了c標(biāo)準(zhǔn)庫。
-
添加全局宏定義：USE_HAL_DRIVER,STM32F103xB蛛淋。關(guān)于芯片選擇咙好，有如下表格：
捕獲1.PNG - 勾選c99支持，因?yàn)閔al采用的是c99標(biāo)準(zhǔn)編寫铣鹏，不勾選的話敷扫，會出現(xiàn)類似于uint32_t等類型不存在的編譯錯(cuò)誤。
- 添加包含目錄诚卸，如下圖：
4.編寫代碼：
配置stm32f1xx_hal_conf.h：
這里面有許多用于配置的宏葵第，比如用于精準(zhǔn)延時(shí)的晶振頻率，還有各個(gè)外設(shè)模塊的開關(guān)等等合溺。
main.c
#include "stm32f1xx_hal.h"
int main()
{
HAL_Init();
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
gpio_initstruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
gpio_initstruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
gpio_initstruct.Pull=GPIO_NOPULL;
gpio_initstruct.Pin=GPIO_PIN_13;
HAL_GPIO_Init(GPIOC,&gpio_initstruct);
while(1)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,0);
HAL_Delay(150);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,1);
HAL_Delay(150);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,0);
HAL_Delay(150);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,1);
HAL_Delay(1000);
}
return 0;
}
stm32f1xx_hal_msp.c
#include "stm32f1xx_hal.h"
void SystemClock_Config(void);
void HAL_MspInit(void)
{
SystemClock_Config();
}
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_ClkInitTypeDef clkinitstruct = {0};
RCC_OscInitTypeDef oscinitstruct = {0};
/* Configure PLL ------------------------------------------------------*/
/* PLL configuration: PLLCLK = (HSI / 2) * PLLMUL = (8 / 2) * 16 = 64 MHz */
/* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLLCLK / HSEPredivValue = 64 / 1 = 64 MHz */
/* Enable HSI and activate PLL with HSi_DIV2 as source */
oscinitstruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;//RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
oscinitstruct.HSEState = RCC_HSE_ON;//RCC_HSE_OFF;
oscinitstruct.LSEState = RCC_LSE_OFF;
oscinitstruct.HSIState = RCC_HSI_OFF;//RCC_HSI_ON;
oscinitstruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
oscinitstruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
oscinitstruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
oscinitstruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;//RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2;
oscinitstruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;//RCC_PLL_MUL16;
if (HAL_RCC_OscConfig(&oscinitstruct)!= HAL_OK)
{
/* Initialization Error */
while(1);
}
/* Select PLL as system clock source and configure the HCLK, PCLK1 and PCLK2
clocks dividers */
clkinitstruct.ClockType = (RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);
clkinitstruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
clkinitstruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
clkinitstruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
clkinitstruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&clkinitstruct, FLASH_LATENCY_2)!= HAL_OK)
{
/* Initialization Error */
while(1);
}
}
整個(gè)編程步驟就是卒密，hal庫初始化->開外設(shè)時(shí)鐘->外設(shè)初始化->用戶程序，然后在msp.c文件里實(shí)現(xiàn)其他平臺相關(guān)的雜七雜八的操作棠赛，需要調(diào)用的時(shí)候會自動(dòng)調(diào)用哮奇，我這里只實(shí)現(xiàn)了一個(gè)點(diǎn)亮led的功能，故只實(shí)現(xiàn)了HAL_MspInit()函數(shù)睛约。如果我們要使用uart鼎俘、adc等其他更復(fù)雜的外設(shè)，我們需要在msp.c文件里重寫HAL_UART_MspInit()辩涝、HAL_ADC_MspInit()等函數(shù)贸伐，當(dāng)我們調(diào)用HAL_PPP_Init()時(shí)，他們都會自動(dòng)被調(diào)用怔揩。
說到這里捉邢，我要說一下這里其實(shí)使用了一個(gè)c語言的技巧，實(shí)現(xiàn)了類似于c++的重載功能商膊。比如我們來看UART的源文件：
/**
* @brief USART MSP Init.
* @param husart: Pointer to a USART_HandleTypeDef structure that contains
* the configuration information for the specified USART module.
* @retval None
*/
__weak void HAL_USART_MspInit(USART_HandleTypeDef *husart)
{
/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
UNUSED(husart);
/* NOTE: This function should not be modified, when the callback is needed,
the HAL_USART_MspInit can be implemented in the user file
*/
}
函數(shù)被__weak修飾了伏伐，意思就是，如果別處沒定義晕拆，這個(gè)函數(shù)就是他藐翎，如果別處重定義了，就用新的函數(shù)实幕，這樣就實(shí)現(xiàn)了重載阱高。這有一個(gè)很大的好處，就是實(shí)現(xiàn)oo思想中的差異化編程茬缩，hal實(shí)現(xiàn)所有硬件通用的功能赤惊，而把不通用的部分通過可重載的函數(shù)開放給用戶修改。
體現(xiàn)oo的還有個(gè)地方凰锡，每個(gè)函數(shù)中未舟，都會接收到一個(gè)handle指針圈暗，這其實(shí)和this指針非常類似，每個(gè)函數(shù)都不用知道自己到底是在操作某一個(gè)具體的對象裕膀，只需要根據(jù)handle的指向來操作就可以了员串。
回到上面的重載。在hal庫中有一點(diǎn)比較大的改變是昼扛，中斷都是通過回調(diào)函數(shù)來開放給用戶的寸齐，具體使用方式也是重載相關(guān)回調(diào)函數(shù)，不像標(biāo)準(zhǔn)庫是直接在stm32fxxx_it.c里填寫相關(guān)中斷處理函數(shù)抄谐。這樣做的好處是渺鹦，hal幫我們處理了一些中斷來臨時(shí)的雜務(wù)，只把我們感興趣的事件開放給用戶蛹含。
但是個(gè)人覺得這個(gè)改變需要再徹底一點(diǎn)毅厚，因?yàn)檫@并沒有解決代碼耦合性的痛點(diǎn)，每一次我們需要寫中斷函數(shù)的時(shí)候浦箱，總是要去改底層代碼吸耿，而如果st給我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)注冊回調(diào)的接口，那么上層和下層之前就完全分離了酷窥，應(yīng)用層各個(gè)模塊之間也不會產(chǎn)生耦合咽安。
總結(jié)：
總體而言，hal相比于標(biāo)準(zhǔn)庫蓬推，層次架構(gòu)更加清晰了妆棒，對平臺更加抽象，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠拳氢，依然非常依賴于具體的硬件募逞，如果能實(shí)現(xiàn)Qt的那種抽象就完美了蛋铆。用戶使用的時(shí)候馋评，只用包含hal.h而不用去管是hal_f1還是hal_f2或是什么其他系列的頭文件，所有系列的代碼打包在一起刺啦，通過條件編譯來實(shí)現(xiàn)真正的跨平臺留特，而如果需要使用某款mcu的特色功能時(shí)，就再包含一個(gè)hal_f1extend.h玛瘸。如果這些st都實(shí)現(xiàn)了蜕青，那么單片機(jī)編程將會變得和應(yīng)用編程一樣簡單方便！
