很久之前就聽說st出了一個新版本的庫,用于代替原來的標準庫,非常好奇,但是一直沒有機會去體驗。這次借著做畢設(shè)的機會,嘗試著切換到新庫。
官網(wǎng)介紹說,hal(hardware abstract layer)是一層硬件的抽象,看到這里,我非常激動,看來st終于意識到原來標準庫的問題了,原來的標準庫非常依賴于具體硬件細節(jié),很難體現(xiàn)出使用庫的優(yōu)勢,而且很難移植。同時我也非常好奇,st到底是如何把不同系列mcu的操作給封裝起來的,是不是足夠抽象,方便移植。
話不多說,直接上官網(wǎng)下下來再說。
上圖就是hal庫的全部內(nèi)容,其中STM32F1xx_HAL_Driver中屬于hal庫的內(nèi)容。
拿到庫第一步需要做的就是配置一個簡單的hello world,我在配置的時候,出現(xiàn)了非常多的問題。最開始非常自信,只從文件夾里挑選自認為有用的文件加入到工程中,結(jié)果出現(xiàn)了各種問題,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架構(gòu)的話,還是老老實實拷貝整個文件夾吧。
配置之前,首先要了解一下整個庫的框架,官方給的框架圖如下:
個人認為這幅圖和我理解的有些許出入,故重新畫了一張:
有幾點區(qū)別:
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cmsis我放在了驅(qū)動層的最底層,因為cmsis庫中包含的內(nèi)容都是和具體cpu內(nèi)核相關(guān)的東西,還有一些地址定義,這些都是非常底層的東西了,而且hal層確實是依賴于cmsis。
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hal底層我增加了一層msp,類似于bsp,全稱是mcu support package,這一層相當(dāng)于hal的驅(qū)動層,與硬件相關(guān)的部分比如最終的時鐘配置,gpio配置等等提取出來,交給用戶配置。
了解了架構(gòu),下面我們就來配置一個簡單的工程吧。
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首先拷貝整個Driver目錄到工程中。
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新建user文件夾,新建main.c文件。
找到stm32f1xx_hal_conf_template.h,stm32f1xx_hal_msp_template.c,去掉"_template"放入user文件夾。
找到stm32f1xx_it.c和stm32f1xx_it.h放入user文件夾。 -
新建工程
添加源文件:
配置工程:
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勾選Use MicroLib,因為hal使用了c標準庫。
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添加全局宏定義:USE_HAL_DRIVER,STM32F103xB。關(guān)于芯片選擇,有如下表格:
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勾選c99支持,因為hal采用的是c99標準編寫,不勾選的話,會出現(xiàn)類似于uint32_t等類型不存在的編譯錯誤。
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添加包含目錄,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,比如用于精準延時的晶振頻率,還有各個外設(shè)模塊的開關(guān)等等。
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);
?}
}
整個編程步驟就是,hal庫初始化->開外設(shè)時鐘->外設(shè)初始化->用戶程序,然后在msp.c文件里實現(xiàn)其他平臺相關(guān)的雜七雜八的操作,需要調(diào)用的時候會自動調(diào)用,我這里只實現(xiàn)了一個點亮led的功能,故只實現(xiàn)了HAL_MspInit()函數(shù)。如果我們要使用uart、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()、HAL_ADC_MspInit()等函數(shù),當(dāng)我們調(diào)用HAL_PPP_Init()時,他們都會自動被調(diào)用。
說到這里,我要說一下這里其實使用了一個c語言的技巧,實現(xiàn)了類似于c++的重載功能。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,意思就是,如果別處沒定義,這個函數(shù)就是他,如果別處重定義了,就用新的函數(shù),這樣就實現(xiàn)了重載。這有一個很大的好處,就是實現(xiàn)思想中的差異化編程,hal實現(xiàn)所有硬件通用的功能,而把不通用的部分通過可重載的函數(shù)開放給用戶修改。
每個函數(shù)中,都會接收到一個handle指針,這其實和this指針非常類似,每個函數(shù)都不用知道自己到底是在操作某一個具體的對象,只需要根據(jù)handle的指向來操作就可以了。
回到上面的重載。在hal庫中有一點比較大的改變是,中斷都是通過回調(diào)函數(shù)來開放給用戶的,具體使用方式也是重載相關(guān)回調(diào)函數(shù),不像標準庫是直接在stm32fxxx_it.c里填寫相關(guān)中斷處理函數(shù)。這樣做的好處是,hal幫我們處理了一些中斷來臨時的雜務(wù),只把我們感興趣的事件開放給用戶。
但是個人覺得這個改變需要再徹底一點,因為這并沒有解決代碼耦合性的痛點,每一次我們需要寫中斷函數(shù)的時候,總是要去改底層代碼,而如果st給我們實現(xiàn)一個注冊回調(diào)的接口,那么上層和下層之前就完全分離了,應(yīng)用層各個模塊之間也不會產(chǎn)生耦合。
總結(jié):
總體而言,hal相比于標準庫,層次架構(gòu)更加清晰了,對平臺更加抽象,但是還遠遠不夠,依然非常依賴于具體的硬件,如果能實現(xiàn)Qt的那種抽象就完美了。用戶使用的時候,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,通過條件編譯來實現(xiàn)真正的跨平臺,而如果需要使用某款mcu的特色功能時,就再包含一個hal_f1extend.h。如果這些st都實現(xiàn)了,那么單片機編程將會變得和應(yīng)用編程一樣簡單方便!
文章來源于“簡書”,作者:logic_wei,
文章出處:http://www.jianshu.com/p/c6809c2bcb4f
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