STM32F1 HAL库笔记0_HAL 驱动程序概述(1)

maxiumII

已于 2024-09-10 17:44:15 修改

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分类专栏： STM32 HAL 文章标签： stm32 笔记嵌入式硬件

于 2024-09-04 18:07:01 首次发布

本文链接：https://blog.csdn.net/maxiumII/article/details/141898214

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参考UM1850 Description of STM32F1 HAL and low-layer drivers

1、STM32Cube 包括：

• STM32CubeMX，图形软件配置工具，使用图形向导生成 C 初始化代码。

• 嵌入式软件平台，按系列提供（例如用于STM32F1的STM32CubeF1），包括：

——STM32Cube HAL，STM32抽象层嵌入式软件，确保在STM32产品组合中实现最大的可移植性。HAL API 可用于所有外围设备。

——低层 API （LL）提供快速、轻量级、面向专家的层，比 HAL 更接近硬件。LL API 仅适用于一组外围设备。

—— 一组一致的中间件组件，例如 RTOS、USB、TCP/IP 和图形。

——所有嵌入式软件实用程序，随附全套示例。

！！！以上的意思，写STM32的程序的方法是，通过使用STM32CubeMX生产初始代码，调用HAL APIs、LL APIs或者搭配RTOS来完成开发工作。有示例程序可参考的。

2、HAL的特征

HAL针对功能模块，不是外设器件。啥意思？例如，一个USART 外设会存在这么几个模块：UART 驱动程序模块、USART 驱动程序模块、SMARTCARD 驱动程序模块和 IRDA 驱动程序模块。模块，在程序里理解为C语言数据结构struct，或者C++的类，使用时实例化为实例instance。

API分为通用API和扩展API（也就是当初没设计，后来又设计了一些特殊功能）。

三种 API 编程模型：轮询、中断和 DMA。（API里有不同的后缀区分）

API 符合 RTOS 标准：完全可重入的 API （RTOS不同线程调用同一API，不会死锁）；在轮询模式下系统地使用超时（阻塞延时，RTOS可以重新调度运行其它线程）。

支持外设多实例，允许对给定外设的多个实例（USART1、USART2...）进行并发 API 调用。

三种用户回调函数（写程序只用启动，然后写好回调函数就行）：

——初始化外设 Init/DeInit回调函数，执行外设系统级初始化/取消初始化（一般操作这些：时钟、GPIO、中断、DMA）

——外设中断事件回调，中断处理函数里已经清除中断标志，直接写业务逻辑

—— 错误事件回调

对象锁定机制：安全的硬件访问，防止对共享资源的多次虚假访问。

用于所有阻塞进程的超时：超时可以是简单的计数器或时基。超时和延时在HAL里很重要，一般默认为systick为时基。

3、HAL数据结构

有三种，外设句柄结构、初始化和配置结构、处理流程结构。

——外设句柄结构：PPP_HandleTypeDef *handle；每个外设/模块实例都有自己的句柄，实例资源是独立的。外设进程通信：句柄结构有通信资源，全局指针、DMA 句柄、状态机。存储：句柄可以有全局变量，存储数据。

例子：usart句柄，可以实例化为USART1、USART2......结构体有发送接收过程的buffer，有DMA的句柄，状态机，出错控制等。还有初始化句柄。

typedef struct
{
	USART_TypeDef *Instance; /* USART registers base address */
	USART_InitTypeDef Init; /* Usart communication parameters */
	uint8_t *pTxBuffPtr;/* Pointer to Usart Tx transfer Buffer */
	uint16_t TxXferSize; /* Usart Tx Transfer size */
	__IO uint16_t TxXferCount;/* Usart Tx Transfer Counter */
	uint8_t *pRxBuffPtr;/* Pointer to Usart Rx transfer Buffer */
	uint16_t RxXferSize; /* Usart Rx Transfer size */
	__IO uint16_t RxXferCount; /* Usart Rx Transfer Counter */
	DMA_HandleTypeDef *hdmatx; /* Usart Tx DMA Handle parameters */
	DMA_HandleTypeDef *hdmarx; /* Usart Rx DMA Handle parameters */
	HAL_LockTypeDef Lock; /* Locking object */
	__IO HAL_USART_StateTypeDef State; /* Usart communication state */
	__IO HAL_USART_ErrorTypeDef ErrorCode;/* USART Error code */
}USART_HandleTypeDef;

多实例特性意味着应用程序中使用的所有 API 都是可重入的，例子？？？

GPIO、SYSTICK、NVIC、PWR、RCC、FLASH这些共享外设，不适用句柄结构来描述，直接使用HAL函数。

——初始化和配置结构，这个好理解，例如UART_InitTypeDef、HAL_ADC_ConfigChannel (ADC_HandleTypeDef* hadc, ADC_ChannelConfTypeDef* sConfig)。

——处理流程结构，例如：HAL_PPP_Process (PPP_HandleTypeDef* hadc,PPP_ProcessConfig* sConfig)。

4、API分类

通用APIs

HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Init(ADC_HandleTypeDef* hadc); 
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_DeInit(ADC_HandleTypeDef *hadc); 
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc); 
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop(ADC_HandleTypeDef* hadc); 
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc); 
HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc); 
void HAL_ADC_IRQHandler(ADC_HandleTypeDef* hadc);

扩展APIs

系列特定API
HAL_StatusTypeDef HAL_ADCEx_Calibration_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t SingleDiff); uint32_t HAL_ADCEx_Calibration_GetValue(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t SingleDiff);
指定型号API
HAL_ADCEx_MultiModeStart_DMA(ADC_HandleTypeDef *hadc, uint32_t *pData, uint32_tLength);
HAL_StatusTypeDef HAL_ADCEx_MultiModeStop_DMA(ADC_HandleTypeDef *hadc);

5、HAL 驱动程序规则

5.1、HAL API 命名规则

File names stm32f1xx_hal_ppp.c/stm32f1xx_hal_ppp.h

Module name HAL_PPP_ MODULE

Function name HAL_PPP_Function、HAL_PPP_FeatureFunction_MODE

Handle name PPP_HandleTypedef

Init structure name PPP_InitTypeDef

Enum name HAL_PPP_StructnameTypeDef

PPP 前缀是指外设功能模式，而不是外设本身。例如，如果 USART，PPP 可以是 USART、IRDA、UART 或 SMARTCARD，具体取决于外设模式。

一个文件中使用的常量在此文件中定义。在多个文件中使用的常量在头文件中定义。所有常量都以大写形式写入，但外设驱动程序函数参数除外。

typedef 变量名称应以 _TypeDef 为后缀。

寄存器被视为常量。在大多数情况下，它们的名称为大写，并使用与 STM32F1 参考手册中相同的首字母缩略词。

外设寄存器在 CMSIS 标头的 PPP_TypeDef 结构（例如 ADC_TypeDef）中声明：stm32f1xxx.h 对应于 stm32f100xb.h、stm32f100xe.h、stm32f101x6.h等

外设函数名称以 HAL_ 为前缀，然后是相应的外设首字母缩略词（大写），后跟下划线。每个单词的首字母为大写（例如 HAL_UART_Transmit（））。函数名称中只允许使用一个下划线，以将外设首字母缩略词与函数名称的其余部分分隔开。

包含 PPP 外设初始化参数的结构命名为 PPP_InitTypeDef （例如 ADC_InitTypeDef）。

包含 PPP 外设设备的特定配置参数的结构命名为 PPP_xxxxConfTypeDef （例如 ADC_ChannelConfTypeDef）。

外设句柄结构命名为 PPP_HandleTypedef （例如 DMA_HandleTypeDef）

用于根据 PPP_InitTypeDef 中指定的参数初始化 PPP 外设的函数命名为 HAL_PPP_Init （例如 HAL_TIM_Init（））。

用于将 PPP 外设寄存器重置为默认值的函数命名为 HAL_PPP_DeInit （例如 HAL_TIM_DeInit（））。

MODE 后缀是指进程模式，可以是轮询、中断或 DMA。例如，当除了原生资源之外还使用 DMA 时，应该调用该函数：HAL_PPP_Function_DMA （）。

Feature 前缀应引用新功能。示例：HAL_ADC_Start（）是指注入模式。

5.2、HAL 一般命名规则

对于共享外设和系统外设，不使用句柄或实例对象。此规则适用于以下外围设备：GPIO、 SYSTICK、NVIC、RCC、FLASH。

GPIO示例：HAL_GPIO_Init（）只需要 GPIO 地址及其配置参数。

HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_Init (GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef *Init)
{
/*GPIO Initialization body */
}

中断示例：在每个 peripheral/module driver中，定义了处理中断和特定时钟配置的宏。这些宏将导出到外设驱动程序头文件中使用它们。这些宏的列表定义如下：

__HAL_PPP_ENABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__)         //中断使能
__HAL_PPP_DISABLE_IT(__HANDLE__,__INTERRUPT__)         //中断失能
__HAL_PPP_GET_IT (__HANDLE__, __ INTERRUPT __)         //获取中断IT标志
__HAL_PPP_CLEAR_IT (__HANDLE__, __ INTERRUPT __)       //清除中断IT标志
__HAL_PPP_GET_FLAG (__HANDLE__, __FLAG__)              //获取中断flag
__HAL_PPP_CLEAR_FLAG (__HANDLE__, __FLAG__)            //清除中断flag
__HAL_PPP_ENABLE(__HANDLE__)                           //使能外设
__HAL_PPP_DISABLE(__HANDLE__)                          //失能外设
__HAL_PPP_XXXX (__HANDLE__, __PARAM__)                 //特定的PPP HAL driver宏
__HAL_PPP_GET_ IT_SOURCE (__HANDLE__, __INTERRUPT __)  //获取中断源

NVIC 和 SYSTICK 是 Arm® Cortex® 的两个核心功能。与这些功能相关的 API 位于 stm32f1xx_hal_cortex.c 文件中。

（原书应该写错了）