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【STM32】HAL库入门学习_stm32hal库教程

作者：2023面试高手 | 2024-02-21 19:38:33

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stm32hal库教程

目录

1. 前言

2. Hal库特点

3. 获取方法

3.1 下载

3.2 所在目录

4. HAL库用户手册结构

4.1 用户手册的文档

4.2 “ADC”外设解析

4.3 Exported Functions

4.4 Exported Types

4.5 Exported Constants

4.6 Exported Macros

4.6 Private Contants

4.7 Private Macros

4.8 Private Functions

5. 结论

1. 前言

        ST 为开发者提供了非常方便的开发库：有标准外设库（SPL库）、HAL 库（Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层库）、LL 库（Low-Layer，底层库）三种。前者是ST的老库已经停更了，后两者是ST现在主推的开发库。

        相比标准外设库，STM32Cube HAL库表现出更高的抽象整合水平，HAL API集中关注各外设的公共函数功能，这样便于定义一套通用的用户友好的API函数接口，从而可以轻松实现从一个STM32产品移植到另一个不同的STM32系列产品。HAL库是ST未来主推的库，ST新出的芯片已经没有STD库了。目前，HAL库已经支持STM32全线产品。

2. Hal库特点

  • 最大可移植性。
  • 提供了一整套一致的中间件组件，如RTOS，USB，TCP / IP和图形等。
  • 通用的用户友好的API函数接口。
  • ST新出的芯片已经没有标准库。
  • HAL库已经支持STM32全线产品。

3. 获取方法

3.1 下载

3.2 所在目录

        选择Drivers。

选择Stm32F4xx_HAL_Driver。

选择STM32F417xx_User_Manual，STM32F407也应用该文档。

4. HAL库用户手册结构

4.1 用户手册的文档

        用户手册文档结构如下图所示。

4.2 “ADC”外设解析

        选择“STM32F4xx_HAL_Driver”，并选择“ADC”外设，文档结构如下图所示。

        图中圈出的两部分中，相对于HAL库来说，含有“Exported”的对外，可供我们使用，含有 “Private”的对内，为HAL库的私有内容，我们不可以使用。

        以ADC外设为例，对外的有Function（函数）、Types（类型）、Constants（常量）和Macros（宏定义），对内有Constants、Macros、Functions。下面在看看各部分具体内容。

4.3 Exported Functions

        主要包括初始化、运行、外设控制、外设状态等相关的函数，可供用户使用。如下：

  1. HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Init(ADC_HandleTypeDef* hadc)
  2. {
  3.   HAL_StatusTypeDef tmp_hal_status = HAL_OK;
  4.   
  5.   /* Check ADC handle */
  6.   if(hadc == NULL)
  7.   {
  8.     return HAL_ERROR;
  9.   }
  10.   
  11.   /* Check the parameters */
  12.   assert_param(IS_ADC_ALL_INSTANCE(hadc->Instance));
  13.   assert_param(IS_ADC_CLOCKPRESCALER(hadc->Init.ClockPrescaler));
  14.   assert_param(IS_ADC_RESOLUTION(hadc->Init.Resolution));
  15.   assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(hadc->Init.ScanConvMode));
  16.   assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(hadc->Init.ContinuousConvMode));
  17.   assert_param(IS_ADC_EXT_TRIG(hadc->Init.ExternalTrigConv));
  18.   assert_param(IS_ADC_DATA_ALIGN(hadc->Init.DataAlign));
  19.   assert_param(IS_ADC_REGULAR_LENGTH(hadc->Init.NbrOfConversion));
  20.   assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(hadc->Init.DMAContinuousRequests));
  21.   assert_param(IS_ADC_EOCSelection(hadc->Init.EOCSelection));
  22.   assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(hadc->Init.DiscontinuousConvMode));
  23.   
  24.   if(hadc->Init.ExternalTrigConv != ADC_SOFTWARE_START)
  25.   {
  26.     assert_param(IS_ADC_EXT_TRIG_EDGE(hadc->Init.ExternalTrigConvEdge));
  27.   }
  28.   
  29.   if(hadc->State == HAL_ADC_STATE_RESET)
  30.   {
  31. #if (USE_HAL_ADC_REGISTER_CALLBACKS == 1)
  32.     /* Init the ADC Callback settings */
  33.     hadc->ConvCpltCallback              = HAL_ADC_ConvCpltCallback;                 /* Legacy weak callback */
  34.     hadc->ConvHalfCpltCallback          = HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback;             /* Legacy weak callback */
  35.     hadc->LevelOutOfWindowCallback      = HAL_ADC_LevelOutOfWindowCallback;         /* Legacy weak callback */
  36.     hadc->ErrorCallback                 = HAL_ADC_ErrorCallback;                    /* Legacy weak callback */
  37.     hadc->InjectedConvCpltCallback      = HAL_ADCEx_InjectedConvCpltCallback;       /* Legacy weak callback */
  38.     if (hadc->MspInitCallback == NULL)
  39.     {
  40.       hadc->MspInitCallback = HAL_ADC_MspInit; /* Legacy weak MspInit  */
  41.     }
  42.  
  43.     /* Init the low level hardware */
  44.     hadc->MspInitCallback(hadc);
  45. #else
  46.     /* Init the low level hardware */
  47.     HAL_ADC_MspInit(hadc);
  48. #endif /* USE_HAL_ADC_REGISTER_CALLBACKS */
  49.  
  50.     /* Initialize ADC error code */
  51.     ADC_CLEAR_ERRORCODE(hadc);
  52.     
  53.     /* Allocate lock resource and initialize it */
  54.     hadc->Lock = HAL_UNLOCKED;
  55.   }
  56.   
  57.   /* Configuration of ADC parameters if previous preliminary actions are      */ 
  58.   /* correctly completed.                                                     */
  59.   if (HAL_IS_BIT_CLR(hadc->State, HAL_ADC_STATE_ERROR_INTERNAL))
  60.   {
  61.     /* Set ADC state */
  62.     ADC_STATE_CLR_SET(hadc->State,
  63.                       HAL_ADC_STATE_REG_BUSY | HAL_ADC_STATE_INJ_BUSY,
  64.                       HAL_ADC_STATE_BUSY_INTERNAL);
  65.     
  66.     /* Set ADC parameters */
  67.     ADC_Init(hadc);
  68.     
  69.     /* Set ADC error code to none */
  70.     ADC_CLEAR_ERRORCODE(hadc);
  71.     
  72.     /* Set the ADC state */
  73.     ADC_STATE_CLR_SET(hadc->State,
  74.                       HAL_ADC_STATE_BUSY_INTERNAL,
  75.                       HAL_ADC_STATE_READY);
  76.   }
  77.   else
  78.   {
  79.     tmp_hal_status = HAL_ERROR;
  80.   }
  81.   
  82.   /* Release Lock */
  83.   __HAL_UNLOCK(hadc);
  84.  
  85.   /* Return function status */
  86.   return tmp_hal_status;
  87. }

4.4 Exported Types

        Hal库中用到的宏定义、自定义类型、枚举、结构体等，可供用户使用。

4.5 Exported Constants

        Hal库中用到的常量，可供用户使用。

4.6 Exported Macros

        用define方式定义的函数，可供用户使用。

4.6 Private Contants

        Hal库自用的常量，不对外。

4.7 Private Macros

        Hal库自用的宏定义，不对外。

4.8 Private Functions

        Hal库自用的函数，一般函数前加static，不对外。如下：

  1. static void ADC_Init(ADC_HandleTypeDef* hadc)
  2. {
  3.   ADC_Common_TypeDef *tmpADC_Common;
  4.   
  5.   /* Set ADC parameters */
  6.   /* Pointer to the common control register to which is belonging hadc    */
  7.   /* (Depending on STM32F4 product, there may be up to 3 ADCs and 1 common */
  8.   /* control register)                                                    */
  9.   tmpADC_Common = ADC_COMMON_REGISTER(hadc);
  10.   
  11.   /* Set the ADC clock prescaler */
  12.   tmpADC_Common->CCR &= ~(ADC_CCR_ADCPRE);
  13.   tmpADC_Common->CCR |=  hadc->Init.ClockPrescaler;
  14.   
  15.   /* Set ADC scan mode */
  16.   hadc->Instance->CR1 &= ~(ADC_CR1_SCAN);
  17.   hadc->Instance->CR1 |=  ADC_CR1_SCANCONV(hadc->Init.ScanConvMode);
  18.   
  19.   /* Set ADC resolution */
  20.   hadc->Instance->CR1 &= ~(ADC_CR1_RES);
  21.   hadc->Instance->CR1 |=  hadc->Init.Resolution;
  22.   
  23.   /* Set ADC data alignment */
  24.   hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_ALIGN);
  25.   hadc->Instance->CR2 |= hadc->Init.DataAlign;
  26.   
  27.   /* Enable external trigger if trigger selection is different of software  */
  28.   /* start.                                                                 */
  29.   /* Note: This configuration keeps the hardware feature of parameter       */
  30.   /*       ExternalTrigConvEdge "trigger edge none" equivalent to           */
  31.   /*       software start.                                                  */
  32.   if(hadc->Init.ExternalTrigConv != ADC_SOFTWARE_START)
  33.   {
  34.     /* Select external trigger to start conversion */
  35.     hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_EXTSEL);
  36.     hadc->Instance->CR2 |= hadc->Init.ExternalTrigConv;
  37.     
  38.     /* Select external trigger polarity */
  39.     hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_EXTEN);
  40.     hadc->Instance->CR2 |= hadc->Init.ExternalTrigConvEdge;
  41.   }
  42.   else
  43.   {
  44.     /* Reset the external trigger */
  45.     hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_EXTSEL);
  46.     hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_EXTEN);
  47.   }
  48.   
  49.   /* Enable or disable ADC continuous conversion mode */
  50.   hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_CONT);
  51.   hadc->Instance->CR2 |= ADC_CR2_CONTINUOUS((uint32_t)hadc->Init.ContinuousConvMode);
  52.   
  53.   if(hadc->Init.DiscontinuousConvMode != DISABLE)
  54.   {
  55.     assert_param(IS_ADC_REGULAR_DISC_NUMBER(hadc->Init.NbrOfDiscConversion));
  56.   
  57.     /* Enable the selected ADC regular discontinuous mode */
  58.     hadc->Instance->CR1 |= (uint32_t)ADC_CR1_DISCEN;
  59.     
  60.     /* Set the number of channels to be converted in discontinuous mode */
  61.     hadc->Instance->CR1 &= ~(ADC_CR1_DISCNUM);
  62.     hadc->Instance->CR1 |=  ADC_CR1_DISCONTINUOUS(hadc->Init.NbrOfDiscConversion);
  63.   }
  64.   else
  65.   {
  66.     /* Disable the selected ADC regular discontinuous mode */
  67.     hadc->Instance->CR1 &= ~(ADC_CR1_DISCEN);
  68.   }
  69.   
  70.   /* Set ADC number of conversion */
  71.   hadc->Instance->SQR1 &= ~(ADC_SQR1_L);
  72.   hadc->Instance->SQR1 |=  ADC_SQR1(hadc->Init.NbrOfConversion);
  73.   
  74.   /* Enable or disable ADC DMA continuous request */
  75.   hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_DDS);
  76.   hadc->Instance->CR2 |= ADC_CR2_DMAContReq((uint32_t)hadc->Init.DMAContinuousRequests);
  77.   
  78.   /* Enable or disable ADC end of conversion selection */
  79.   hadc->Instance->CR2 &= ~(ADC_CR2_EOCS);
  80.   hadc->Instance->CR2 |= ADC_CR2_EOCSelection(hadc->Init.EOCSelection);
  81. }

5. 结论

        看过本文后，相信您对HAL库的结构有了初步了解，将来的编程中不再迷茫。要学习更多实战经验，请关注博主，后续会陆续推出更多实战经验，还请多多关注、批评指正！

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