STM32 HAL库学习笔记2 HAL库介绍
STM32 HAL库学习笔记2 HAL库介绍
- CMSIS标准
- 一、再次认识HAL库
- HAL库设计思想
- HAL库实现方式
- 以GPIO模块为例
- GPIO外设数据类型
- GPIO外设接口函数
- 二、使用HAL库
- 1.库工程必要文件的调用关系
- 2.使用步骤
- 三、新建工程模板
- 1.手动新建
- 1）新建本地工程文件夹
- 2）新建MDK工程
- 6.编写用户代码
- 2.使用CubeMX创建
- 工程复制步骤
- 总结
原文链接：https://blog.csdn.net/kouqi627/article/details/115260465
STM32微控制器面向不同应用场景有丰富的产品线，每个系列使用的内核也不尽相同，针对不同应用，芯片所搭载的片内外设同样有着不同组合。
CMSIS标准
因为基于Cortex 系列芯片采用的内核都是相同的，区别主要为核外的片上外设的差异，
这些差异却导致软件在同内核，不同外设的芯片上移植困难。为了解决不同的芯片厂商生
产的Cortex 微控制器软件 的兼容性问题，ARM与芯片厂商建立了CMSIS 标准(Cortex
MicroController Software Interface Standard)。
CMSIS 标准中最主要的为CMSIS 核心层，它包括了：
- 内核函数层：其中包含用于访问内核寄存器的名称、地址定义，主要由ARM 公司提 供。
- 设备外设访问层：提供了片上的核外外设的地址和中断定义，主要由芯片生产商提供。
可见CMSIS 层位于硬件层与操作系统或用户层之间，提供了与芯片生产商无关的硬件抽象层，可以为接口外设、实时操作系统提供简单的处理器软件接口，屏蔽了硬件差异，这对软件的移植是有极大的好处的。STM32 的库，就是按照CMSIS 标准建立的。
一、再次认识HAL库
基于寄存器方式的开发，实质上就是查找手册配置寄存器的过程，通过寄存器完成引脚的配置初始化和对应的操作。使用HAL库可以简化配置寄存器的过程。
HAL库设计思想
HAL库借鉴面向对象的思想，将外设和引脚抽象为具有同样属性和操作的对象，定义数据类型和接口函数来描述片内外设，通过实例化数据和实现接口函数来操作引脚。
HAL库实现方式
构造存储区域：设计相应的数据类型，用于存放配置到外设寄存器的参数
设计接口函数：将数据类型中的参数写入到对应的外设寄存器中
以GPIO模块为例
- stm32f4xx_hal_gpio.h文件完成数据类型的定义及接口函数的声明
- stm32f4xx_hal_gpio.c文件完成接口函数的实现
GPIO外设数据类型
引脚初始化： 采用结构体类型实现，用于定义引脚的序号、工作模式、输出速度等基本特性，结构体成员变量的参数值通过宏定义实现
引脚电平状态： 采用枚举类型实现，用于定义引脚的电平状态，采用枚举类型可限定变量取值范围。
引脚所属端口： 采用结构体指针实现，用于访问该端口所对应的寄存器组。不同型号的微控制器数量不同，端口数据类型的定义在以芯片型号命名的头文件中。
GPIO外设接口函数
初始化函数
- HAL_GPIO_Init:用于完成引脚的初始化
- HAL_GPIO_DeInit:用于复位引脚到初始状态
控制函数
- HAL_GPIO_ReadPin :用于读取引脚电平状态
- HAL_GPIO_WritePin :用于设置引脚电平状态
- HAL_GPIO_TogglePin :用于翻转引脚电平状态
配置函数
- HAL_GPIO_LockPin:用于锁定引脚配置
二、使用HAL库
基于库函数开发，我们只需要了解库函数中相关接口函数的功能，按要求传入参数，利用返回值完成操作即可，不需要过多了解底层硬件。
1.库工程必要文件的调用关系
这个图省略了DSP 核和实时系统层部分的文件关系。在实际的使用库开发工程的过程中，我们把位于CMSIS 层的文件包含进工程，除了特殊系统时钟需要修system_stm32f4xx.c，其它文件丝毫不用修改，也不建议修改。
对于位于用户层的几个文件，就是我们在使用库的时候，针对不同的应用对库文件进行增删（用条件编译的方法增删）和改动的文件。
2.使用步骤
以GPIO模块为例
使能时钟： 使能引脚所属端口的系统总线时钟（AHB）：调用函数_HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE
设置参数： 利用引脚初始化类型GPIO_InitTypeDef定义结构体变量，根据具体需求配置成员变量：Pin、Mode、Pull、Speed、Alternate
配置引脚： 调用初始化函数HAL_GPIO_Init完成引脚配置，将配置参数写入对应的硬件寄存器
控制引脚： 使用对应的控制函数完成引脚的控制：函数HAL_GPIO_ReadPin读取引脚电平状态等
三、新建工程模板
因为使用库新建工程模板步骤较多，我们一般建立一个空工程作为模板，以后直接复制，稍作修改进行开发、
1.手动新建
1）新建本地工程文件夹
为了使工程目录清晰，我们在本地磁盘上新建个文件夹，并在它之下再新建几个文件夹。
新建好文件夹后，把相关库文件复制到相应文件夹。
- 从固件包的Drivers文件夹下的CMSIS文件夹下将Include文件夹所有文件和\Device\ST\STM32F4xx文件夹下的库文件复制过来，按照同样的路径复制
- 将\STM32F4xx_HAL_Driver文件夹下的inc和src文件夹按路径复制到Drivers文件夹中
- 在固件包的Projects文件夹下的Template文件夹下找一个工程将中断文件分别复制到Inc和Src中，还有HAL配置头文件，并新建一个main.c文件。
2）新建MDK工程
打开Keil5，新建一个工程，工程名任取，保存在MDK-ARM中。
1.选择MCU
根据实际使用情况，选择cpu型号
2.添加库文件
手动添加，这里暂时不需要，关闭掉
3. 添加组文件夹
在新建工程中，添加组文件夹用来管理不同文件，文件从本地工程文件夹获取。这里根据自己喜好即可。
4. 添加文件
将本地文件夹中的文件添加进工程组内
5. 工程配置
点击魔术棒进行工程配置
比较重要的有如下几点
Target页面选中微库
在C/C++选项卡中添加处理宏及编译器编译的时候查找的头文件路径
在这个选项中添加宏，就相当于我们在文件中使用“#define”语句定义宏一样。在编
译器中添加宏的好处就是，只要用了这个模版，就不用源文件中修改代码。
STM32L431xx 宏：为了告诉STM32 HAL 库，我们使用的芯片是STM32L431 型
号，使STM32 HAL 库根据我们选定的芯片型号来配置。
USE_HAL_DRIVER 宏：为了让stm32L431xx.h 包含stm32l4xx_hal_conf.h 这个头
文件。
下载仿真器配置
选择ST-Link Debugger,在设置中选择reset and run和sw端口.
6.编写用户代码
2.使用CubeMX创建
使用CubeMX创建工程的步骤相当简单，使用CubeMX完成片上外设的初始化，生成初始化代码，在此基础上编写我们的用户程序。流程如下
工程复制步骤
- 新建一个文件夹，文件夹名称和具体应用有关即可，
- 将之前建立的同CPU的工程文件夹中的内容整体复制到新文件夹中，并删除其中的MDK-ARM文件夹
- 修改CubeMX生成的.ioc文件名，和新工程名称一致
- 打开重命名的.ioc文件，使用CubeMX软件按新需求重新配置引脚和外设后，重新生成MDK工程
- 修改MDK工程相关配置
- 编写用户代码，完成应用开发
总结
本文仅介绍了HAL的用法，具体用法见GPIO笔记。
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