STM32 HAL库和标准库的原理区别

STM32 HAL库和标准库的原理区别

HAL简介

HAL库,HAL是Hardware Abstraction Layer的缩写,中文名称是:硬件抽象层,是st公司为了更方便地进行stm32之间的移植而开发的库,通用性很强,在不同的两款stm32芯片之间的移植基本上不需要修改。之前使用的标准库都是基于寄存器的操作。

寄存器版本使用较麻烦,每个设置都要去查看芯片datasheet,好处是可以让你熟悉芯片的寄存器配置。

库函数是基于寄存器版本进行二次封装后推出的,它的优势就是寄存器版本的劣势,方便了使用,不再需要手动去配置寄存器,使用更方便了。但是它的劣势就是HAL的优势,就是每次修改MCU功能,都需要手动去修改功能,而且自己修改也不能保证正确性,程序代码在不同MCU之间的移植性不强。

HAL库工程一般使用Cube软件来生成工程。HAL库是ST公司为STM32的MCU最新推出的抽象层嵌入式软件,更方便的实现跨STM32产品的最大可移植性。优势就是不需要开发工程师再关注所用MCU型号,只需要专注所以要的功能软件开发工作。而且是未来主推的方向,正在不断的推出更新。HAL库推出的同时,也加入了很多第三方的中间件,有RTOS,USB,TCP / IP和图形等等。和标准库对比起来,STM32的HAL库更加的抽象,ST最终的目的是要实现在STM32系列MCU之间无缝移植,甚至在其他MCU也能实现快速移植。

特点

HAL 库相对标准库更加复杂更加繁琐,但是HAL库能够适应不同的st芯片的应用,所以应用能力更加广泛,但是是直接和硬件联系的,所以比起标准库来说,更难上手。

串口通信实验包含的文件区别

标准库:

在这里插入图片描述

HAL:

在这里插入图片描述

具体代码区别

主函数:
标准库:

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
 int main(void)
 {		
 	u16 t;  
	u16 len;	
	u16 times=0;
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
	KEY_Init();          //初始化与按键连接的硬件接口
 	while(1)
	{
		if(USART_RX_STA&0x8000)
		{					   
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			printf("\r\n您发送的消息为:\r\n\r\n");
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
				while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
			}
			printf("\r\n\r\n");//插入换行
			USART_RX_STA=0;
		}else
		{
			times++;
			if(times%5000==0)
			{
				printf("\r\n精英STM32开发板 串口实验\r\n");
				printf("正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n");
			}
			if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束\n");  
			if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行.
			delay_ms(10);   
		}
	}	 
 }

HAL库:

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"

int main(void)
{
	u8 len;	
	u16 times=0;
	
    HAL_Init();                    	 	//初始化HAL库    
    Stm32_Clock_Init(RCC_PLL_MUL9);   	//设置时钟,72M
	delay_init(72);               		//初始化延时函数
	uart_init(115200);					//初始化串口
	LED_Init();							//初始化LED	
	KEY_Init();							//初始化按键
	
    while(1)
    {
			
       if(USART_RX_STA&0x8000)
		{					   
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			printf("\r\n您发送的消息为:\r\n");
			HAL_UART_Transmit(&UART1_Handler,(uint8_t*)USART_RX_BUF,len,1000);	//发送接收到的数据
			while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UART1_Handler,UART_FLAG_TC)!=SET);		//等待发送结束
			printf("\r\n\r\n");//插入换行
			USART_RX_STA=0;
		}else
		{
			times++;
			if(times%5000==0)
			{
				printf("\r\nALIENTEK 精英STM32开发板 串口实验\r\n");
				printf("正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n\r\n");
			}
			if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束\r\n");  
			if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行.
			delay_ms(10);   
		} 
    }
}

总结

HAL库相对标准库来说,同样的串口通信实验需要更多的文件包含,HAL库更加繁琐复杂,但是相对标准库来说,HAL库的移植性更加强,能够适应更多不同种类的硬件,所以能够一个工程多个硬件使用,所以就能力上,HAL库更加强大。

目前提供的引用中未提及STM32 HAL标准库的转换方法。不过从原理上看,要进行两者的转换,需考虑多个方面。 ### 函数调用转换 HAL标准库在函数命名功能实现上有较大差异。例如在串口初始化方面,标准库有其特定的初始化函数,而HAL有`HAL_UART_Init`函数等。需要将标准库的函数调用替换为HAL对应的函数调用,反之亦然。如标准库中串口使能可能是单独的函数,而HAL中`HAL_UART_Init`函数里`__HAL_UART_ENABLE`完成了串口的使能 [^2]。 ### 配置参数转换 两者在配置参数的设置上也不同。HAL进一步将协议硬件分离,对具体MCU底层硬件相关的配置如引脚、时钟、DMA、中断等是在`HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)`函数中完成的,而标准库可能是在不同的结构体函数中分别设置这些参数 [^2]。 ### 外设驱动转换 对于不同的外设,如PWM输出、输入捕获、ADC模数转换、DAC数模转换等,标准库HAL都有各自的驱动方式。以PWM输出呼吸灯为例,在进行的转换时,需要重新编写对应的外设驱动代码,将标准库的PWM配置代码替换为HAL的PWM配置代码,反之亦然 [^1]。 以下是一个简单的伪代码示例,展示串口初始化从标准库HAL的转换: ```c // 标准库串口初始化示例 #include "stm32fxxx.h" void USART1_Init(void) { USART_InitTypeDef USART_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 使能GPIOAUSART1时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); // 配置USART1 Tx (PA.9)为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置USART1 Rx (PA.10)为浮空输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // USART1配置 USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); // 使能USART1 USART_Cmd(USART1, ENABLE); } // HAL串口初始化示例 #include "stm32fxxx_hal.h" UART_HandleTypeDef huart1; void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; if(huart->Instance==USART1) { // 使能GPIOAUSART1时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); // 配置USART1 Tx (PA.9)为复用推挽输出 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 配置USART1 Rx (PA.10)为浮空输入 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); } } void MX_USART1_UART_Init(void) { huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 9600; huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } ```
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