硬件抽象层（HAL）

硬件抽象层（HAL）：应用开发的得力助手

硬件抽象层（HAL）的核心作用是为应用提供访问硬件的接口，同时屏蔽硬件细节，让开发者专注于应用开发，无需深入了解硬件底层的复杂操作。

1. HAL的文件架构与功能

HAL的文件分布在三个目录，共同协作实现其功能。

• HAL Common文件夹 - 驱动管理核心：该文件夹包含协议栈、MAC和驱动的相关配置文件。其中“hal_drivers.c”文件是关键，它集成了驱动初始化与事件处理函数。例如：

// Hal_Init函数示例
void Hal_Init(void) {
    // 这里进行HAL驱动在OSAL中的注册相关操作
    // 比如设置一些全局变量，为后续驱动使用做准备
}

// HalDriverInit函数示例，假设要初始化ADC硬件
void HalDriverInit(void) {
    // 初始化ADC相关寄存器，配置ADC工作模式等
    // 开发者可在此添加额外硬件初始化代码，如设置参考电压等
    // 以CC2540为例，可能会操作相关的特殊功能寄存器
    // 例如：ADCCON3 = 0x00; // 初始化ADCCON3寄存器
}

// Hal_ProcessEvent函数示例，假设处理按键事件
void Hal_ProcessEvent(uint8 event) {
    if (event == KEY_PRESS_EVENT) { // KEY_PRESS_EVENT在hal_driver.h中定义
        // 执行按键按下的处理逻辑，比如控制LED灯状态改变
        HalLedSet(HAL_LED_1, HAL_LED_MODE_TOGGLE);
    }
}

Hal_Init()由osalTaskAdd调用，用于在OSAL中注册HAL驱动；HalDriverInit()由main函数调用，完成硬件驱动的初始化，开发者还能按需添加硬件初始化代码；Hal_ProcessEvent()处理各种HAL相关的驱动事件，自定义事件ID需在“hal_driver.h”中唯一确定。

• HAL Include文件夹 - 接口声明集合：此文件夹存放HAL驱动及相关头文件，如“hal_adc.h”“hal_key.h”等。这些头文件为外部提供清晰的接口声明，以“hal_adc.h”为例：

// hal_adc.h文件示例
#ifndef HAL_ADC_H
#define HAL_ADC_H

// 声明读取ADC通道数据的函数
uint16 hal_adc_read_channel(uint8 channel);

#endif

开发者引入这些头文件后，就能调用相应函数访问硬件，如hal_adc_read_channel(0)读取0通道的ADC数据，而无需了解ADC硬件的具体操作细节。

• HAL Target文件夹下的Drivers - 硬件适配模块：该文件夹包含所有HAL驱动的“.c”文件。当项目适配不同硬件平台时，可修改这些文件。例如从CC2540开发板移植到STM32开发板，“hal_adc.c”文件中读取ADC数据的代码会有所不同：

// CC2540的hal_adc.c中读取ADC数据示例
uint16 hal_adc_read_channel(uint8 channel) {
    // 配置ADC通道等操作
    ADCCON3 = channel;
    // 启动转换
    ADCCON1 |= 0x40;
    // 等待转换完成
    while (!(ADCCON1 & 0x80));
    // 返回转换结果
    return (ADCL >> 2) | ((unsigned int)ADCH << 6);
}

// STM32的hal_adc.c中读取ADC数据示例（简化示意）
uint16 hal_adc_read_channel(uint8 channel) {
    // 配置STM32的ADC外设相关寄存器，选择通道等
    // 例如：ADC_ChannelConfig(ADC1, channel, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    // 启动转换
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
    // 等待转换完成
    while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC));
    // 返回转换结果
    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

通过这种方式，HAL能适配不同硬件平台的硬件特性。

2. 灵活的驱动编译机制

开发者可在工程选项的Preprocessor选项卡的Defined symbol中，通过键入HAL_XXX=TRUE或HAL_XXX=FALSE来选择编译特定的HAL驱动。以SimpleBLEPeripheral工程为例：

// 假设要启用LED驱动
// 在工程选项的Defined symbol中添加HAL_LED=TRUE
// 那么在编译时，与LED驱动相关的代码（如在对应的hal_led.c文件中）会被编入项目
// 开发者就可以在应用代码中调用LED驱动函数，如：
void main(void) {
    // 初始化LED驱动（假设hal_led_init函数在hal_led.c中定义）
    hal_led_init();
    // 点亮LED灯（假设hal_led_on函数在hal_led.c中定义）
    hal_led_on(HAL_LED_1);
    // 其他应用代码...
}

// 若不想使用SPI驱动
// 在工程选项的Defined symbol中添加HAL_SPI=FALSE
// 则SPI驱动对应的hal_spi.c文件内容不会被链接入应用，不占用代码空间

这种机制可按需定制驱动，优化项目代码。

3. 驱动自定义与扩展规则

HAL驱动支持用户自定义和扩展。

• 修改现有驱动：当修改现有驱动时，要保持Include中的头文件不变。例如修改按键驱动的消抖时间，在“hal_key.c”文件中修改：

// 假设原来的消抖时间较短，导致误触发
// 修改hal_key.c中的消抖函数
void hal_key_debounce(uint8 key) {
    // 增加延时时间以增强消抖效果
    for (int i = 0; i < 10000; i++); // 原来可能是for (int i = 0; i < 5000; i++);
    // 其他消抖相关处理代码
}

由于“hal_key.h”头文件未变，其他模块调用按键驱动接口（如uint8 hal_key_get_status() ）不受影响。

• 新增驱动：若要为设备添加新的硬件驱动，如增加一个通过I2C接口通信的温湿度传感器驱动。首先在Include文件夹创建新头文件“hal_temperature_humidity.h”：

// hal_temperature_humidity.h文件示例
#ifndef HAL_TEMPERATURE_HUMIDITY_H
#define HAL_TEMPERATURE_HUMIDITY_H

// 初始化温湿度传感器函数声明
void hal_temperature_humidity_init(void);
// 读取温度数据函数声明
float hal_temperature_get(void);
// 读取湿度数据函数声明
float hal_humidity_get(void);

#endif

然后在Drivers文件夹下创建或修改“hal_temperature_humidity.c”文件，编写函数实现代码：

// hal_temperature_humidity.c文件示例
#include "hal_temperature_humidity.h"
#include "i2c.h" // 假设I2C驱动相关头文件

// 初始化温湿度传感器函数实现
void hal_temperature_humidity_init(void) {
    // 初始化I2C接口
    i2c_init();
    // 发送初始化命令给温湿度传感器
    // 具体命令根据传感器型号确定
}

// 读取温度数据函数实现
float hal_temperature_get(void) {
    // 通过I2C发送读取温度命令
    i2c_send_command(READ_TEMPERATURE_CMD);
    // 接收温度数据
    uint16 raw_data = i2c_receive_data();
    // 转换数据为实际温度值
    float temperature = convert_to_temperature(raw_data);
    return temperature;
}

// 读取湿度数据函数实现
float hal_humidity_get(void) {
    // 类似读取温度数据的操作
    i2c_send_command(READ_HUMIDITY_CMD);
    uint16 raw_data = i2c_receive_data();
    float humidity = convert_to_humidity(raw_data);
    return humidity;
}

最后检查“hal_board_cfg.h”文件，确认I2C接口对应的GPIO设置无冲突，若有冲突，可按上述编译机制将冲突的驱动编出，确保新驱动正常工作。