STM32的HAL库知识总结

科技 2024-12-15 16:06 山东

STM32HAL库的几个点：

1.最大可移植性。

2.提供了一整套一致的中间件组件，如RTOS，USB，TCP / IP和图形等。

3.通用的用户友好的API函数接口。

4.ST新出的芯片已经没有标准库。

5.HAL库已经支持STM32全线产品。

网友认为，“HAL我觉得是极好的，就是SPI接收时速度实在太慢，不用DMA的话，吃不消。“

通常在入门STM32的时候，一般大多数都会选用标准库和HAL库，而极少部分人会通过直接配置寄存器进行开发。网上关于标准库、HAL库的描述相信是数不胜数。可是一个对于很多刚入门的朋友还是没法很直观的去真正了解这些不同开发方式彼此之间的区别，所以笔者想以一种非常直白的方式，用自己的理解去将这些东西表述出来，如果有描述的不对的地方或者是不同意见的也可以大家提出。

01、直接配置寄存器

不少先学了51的朋友可能会知道，会有一小部分人或是教程是通过汇编语言直接操作寄存器实现功能的，这种方法到了STM32就变得不太容易行得通了，因为STM32的寄存器数量是51单片机的十数倍，如此多的寄存器根本无法全部记忆，开发时需要经常的翻查芯片的数据手册，此时直接操作寄存器就变得非常的费力了。但还是会有很小一部分人，喜欢去直接操作寄存器，因为这样更接近原理，知其然也知其所以然。

02、标准库

上面也提到了，STM32有非常多的寄存器，而导致了开发困难，所以为此ST公司就为每款芯片都编写了一份库文件，也就是工程文件里stm32F1xx…之类的。在这些 .c .h文件中，包括一些常用量的宏定义，把一些外设也通过结构体变量封装起来，如GPIO口时钟等。所以我们只需要配置结构体变量成员就可以修改外设的配置寄存器，从而选择不同的功能。也是目前最多人使用的方式，也是学习STM32接触最多的一种开发方式，我也就不多阐述了。

03、HAL库

HAL库是ST公司目前主力推的开发方式，全称就是Hardware Abstraction Layer（抽象印象层）。库如其名，很抽象，一眼看上去不太容易知道他的作用是什么。它的出现比标准库要晚，但其实和标准库一样，都是为了节省程序开发的时期，而且HAL库尤其的有效，如果说标准库把实现功能需要配置的寄存器集成了，那么HAL库的一些函数甚至可以做到某些特定功能的集成。也就是说，同样的功能，标准库可能要用几句话，HAL库只需用一句话就够了。并且HAL库也很好的解决了程序移植的问题，不同型号的stm32芯片它的标准库是不一样的，例如在F4上开发的程序移植到F3上是不能通用的，而使用HAL库，只要使用的是相通的外设，程序基本可以完全复制粘贴，注意是相通外设，意思也就是不能无中生有，例如F7比F3要多几个定时器，不能明明没有这个定时器却非要配置，但其实这种情况不多，绝大多数都可以直接复制粘贴。是而且使用ST公司研发的STMcube软件，可以通过图形化的配置功能，直接生成整个使用HAL库的工程文件，可以说是方便至极，但是方便的同时也造成了它执行效率的低下，在各种论坛帖子真的是被吐槽的数不胜数。

HAL库和标准固件库区别

STM32的开发中，我们可以操作寄存器：

GPIOF->BSRR=0x00000001;//这里是针对STM32F1系列

这种方法当然可以，但是这种方法的劣势是你需要去掌握每个寄存器的用法，你才能正确使用STM32，而对于STM32这种级别的MCU，数百个寄存器记起来又是谈何容易。于是ST(意法半导体)推出了官方标准固件库，标准固件库将这些寄存器底层操作都封装起来，提供一整套接口（API）供开发者调用，大多数场合下，你不需要去知道操作的是哪个寄存器，你只需要知道调用哪些函数即可。

比如上面的控制 BRR 寄存器实现电平控制，官方库封装了一个函数：

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

这个时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()这个函数就可以了。在你对外设的工作原理有一定的了解之后，你再去看标准库函数，基本上函数名字能告诉你这个函数的功能是什么，该怎么使用，这样开发就方便很多。

标准固件库自推出以来受到广大工程师推崇，现在很多工程师和公司还在使用标准库函数开发。不过，ST官方已经不再更新STM32标准固件库，而是力推新的固件库:HAL库。

比如上面的控制BSRRL 寄存器实现电平控制，官方 HAL 库封装了一个函数：

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;  }}

这个时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这个函数就可以了。

标准固件库和HAL库一样都是固件库函数，由ST官方硬件抽象层而设计的软件函数包，由程序、数据结构和宏组成，包括了STM32所有外设的性能特征。这些固件库为开发者底层硬件提供了中间API，通过使用固件库，无需掌握底层细节，开发者就可以轻松应用每一个外设。

HAL 库和标准库本质上是一样的，都是提供底层硬件操作 API，而且在使用上也是大同小异。有过标准库基础的同学对 HAL 库的使用也很容易入手。ST 官方之所以这几年大力推广 HAL 库，是因为 HAL 的结构更加容易整合 STM32Cube，而 STM32CubeMX 是 ST 这几年极力推荐的程序生成开发工具。所以这几年新出的 STM32 芯片，ST 直接只提供 HAL 库。

在ST的官方声明中，HAL库是大势所趋。ST最新开发的芯片中，只有HAL库没有标准库。标准库和HAL库虽然都是对外设进行操作的函数，但由于标准库官方已经停止更新，而且标准库在STM32创建工程和初始化时，不能由CubMX软件代码生成使用，也就是说CubMX软件在生产代码时，工程项目和初始化代码就自动生成，这个工程项目和初始化代码里面使用的库都是基于HAL库的。STM32CubeMX是一个图形化的工具，也是配置和初始化C代码生成器，与STM32CubeMX配合使用的是HAL库（硬件抽象层软件库）。

基本配置

工程创建

通过内核芯片的选择，创建相应的工程文件。

对时钟系统进行配置，对引脚及基本功能进行配置。

配置时钟系统我们首要思考的是：我们需要怎样的时钟系统，而不是如何配置时钟系统。

配置SWD程序烧录接口，使用ST-Link进行烧录下载。

工程管理设置推荐图中所示配置，实现更快编译和更简洁的文件系统。

点击图中“GENERATE CODE”生成Keil工程文件

如果你已经安装了编译环境MDK了，可点击直接打开工程。

GPIO使用

开发环境搭建好以后，可以依开始STM32的开发,下面是使用GPIO的例程，让LED灯每隔400ms闪烁一次

打开STM32CubeMX新建工程，选择STM32F103ZET6芯片。选择外部高速晶振（HSE）。

根据下位机主控引脚分配图及原理图，选择LED引脚。

PD7为LED1输出控制管脚，选择GPIO_OUTPUT模式。

点击Clock Configuration配置系统时钟为72M最高速度。

点击Configuration->GPIO配置管脚。LED管脚配置为低速推挽输出模式，既不上拉也不下拉（即默认的模式不用配置）。

点击生成报告，软件会提示新建工程，输入工程名，选择工程保存路径。IDE选择MDK-ARM V5。

在Code Generator中找到Generated files框，勾选Generated periphera initialization as a pair of '.c/.h'files per IP。外设初始化为独立的C文件和头文件。

点击生成代码。点击Open Project打开工程。到这里我们就配置好工程外设初始化。

点击Build按钮，然后等一会，Build Optput信息框会输出没有错误没有警告。

在main函数里添加如下代码

延时电平翻转函数，这样LED灯就能开始闪烁。

再点击Build按钮，然后等一会，Build Optput信息框会输出没有错误没有警告。

代码烧写。

现在开始烧写程序，烧写程序有两种，一种是使用ST-LINK工具烧写，一种是直接用与上位机通讯的串口1烧写。烧写工具使用mcuisp。

，软件可自行网上搜索，下载配置如下。

选择好串口端口后，可以开始下载。

HAL库固件库安装与用户手册

1.首先设置让Cube可以自动联网下载相关固件库选择updater Settings

设置如下。

2.根据芯片选择所需固件

版本是向下兼容的，可以直接选择最新版。但如果觉得最新版太大，可以阅读下面的Main Changes.能够支持你目前的芯片就好。

选好了，点击Install Now就行，过程可能有点长。建议直接官网下载到本地，再安装。

文件会被下载到如下位置，建议更改此目录，不要选在C盘！！！

查找帮助手册。

3.寻找用户帮助手册进入固件所在文件夹，里面包含很多内容。

比如说官方提供的开发板程序。

每个型号下面都有对应功能的实现。

用户手册就在Drivers文件夹下面。

来源：

https://blog.csdn.net/sinat_37853238/article/details/85141168

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STM32嵌入式，PCB电路图，C语言，单片机，Matlab，Linux

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