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超子物联网HAL库笔记:准备篇

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超子物联网HAL库笔记:[汇总]

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1. HAL库简介

HAL库

  • HAL库(Hardware Abstraction Layer)是STMicroelectronics提供的STM32微控制器的硬件抽象层库。
  • 它通过一套统一的API接口,简化了对STM32外设的配置和操作,使开发者能够更快速地进行嵌入式系统开发,而不必深入了解底层硬件细节。

HAL库的优点

  • 高层次抽象:HAL库提供了高层次的抽象接口,简化了对硬件外设的操作。开发者可以通过调用库函数完成复杂的硬件配置,而不必直接操作寄存器。
  • 易于使用:由于提供了丰富的库函数和示例代码,开发者可以快速上手进行开发,减少了开发时间。
  • 一致性和移植性:HAL库在不同的STM32系列中保持了一致的API接口,增强了代码的移植性和重用性。如果需要更换STM32系列微控制器,代码的修改量较小。
  • 简化调试:由于HAL库屏蔽了底层的寄存器操作,调试过程中更容易定位和解决问题,减少了开发和维护的复杂性。
  • 代码维护性好:HAL库的高层次封装和良好的代码结构使得代码更容易维护和更新。

对比标准固件库的不同

  1. 抽象层次:
    • 标准固件库:直接操作寄存器,提供底层硬件访问,要求开发者对STM32微控制器的寄存器有较深入的理解。
    • HAL库:提供高层次的抽象接口,屏蔽底层寄存器操作,使开发者可以更快速地进行开发。
  2. 码复杂性:
    • 标准固件库:代码较复杂,涉及大量的寄存器配置,开发者需要处理更多的细节。
    • HAL库:代码简洁易读,通过调用库函数进行配置和操作,减少了代码量和复杂性。
  3. 学习曲线:
  • 标准固件库:学习曲线较陡,需要花费较多时间了解和掌握硬件细节。
  • HAL库:学习曲线较缓,提供了丰富的示例代码和文档,开发者可以快速上手。
  1. 开发效率:
  • 标准固件库:适合对性能和功耗有严格要求的项目,但开发和调试时间较长。
  • HAL库:提高了开发效率,适合快速开发和原型设计,缩短了开发周期。
  1. 移植性:
  • 标准固件库:不同系列的STM32微控制器之间存在较大的差异,代码移植工作量较大。
  • HAL库:提供一致的API接口,增强了代码的移植性和重用性,不同系列之间的移植工作量较小。

2. 创建HAL库工程模板

1. 制作文件模板

  • 先找一个位置,存放工程模板

  • 在工程模板中 添加 User、Library 、 Hardware 、 CMSIS 文件夹:

    • User:
      • main.c
    • Library:
      • Include
      • Source
    • Hardware:
      • Include
      • Source
    • CMSIS :
      • Include
      • Source
  • 下载HAL库 源码 STM32Cube MCU和MPU包: 相关产品

  • 解压并打开

  • 拷贝HAL库(Library)

    1. 进入\\STM32Cube_FW_F1_V1.8.0\\Drivers\\STM32F1xx_HAL_Driver 把头文件夹 Inc 和源文件夹 Src 移动到自己的Library的对应的文件中
  • 拷贝启动文件(CMSIS\Include)

    1. 先进入内核文件\\STM32Cube_FW_F1_V1.8.0\\Drivers\\CMSIS
    2. 进入头文件\\CMSIS\\Include 把所有文件拷贝到自己的CMSIS/Include文件中 再进入\\CMSIS\\Device\\ST\\STM32F1xx\\Include 把所有文件拷贝到自己的CMSIS/Include文件中
  • 拷贝源文件(CMSYS\Source)

    1. 进入\\STM32Cube_FW_F1_V1.8.0\\Drivers\\CMSIS\\Device\\ST\\STM32F1xx\\Source\\Templates
    2. \\Templates 文件的的system_stm32f1xx.c拷贝到自己的CMSIS/Source文件中
    3. 再进入/arm文件下,把所有文件拷贝到自己的CMSIS/Source文件中
  • 编辑Hardware文件夹

    分别在源文件家和头文件夹添加stm32f1xx_it.c 和stm32f1xx_it.h 代码如下

stm32f1xx_it.c

/*-------------------------------------------------*/
/*                                                 */
/*          实现各种中断服务函数的源文件           */
/*                                                 */
/*-------------------------------------------------*/#include "stm32f1xx_hal.h"   
#include "stm32f1xx_it.h"  /*-------------------------------------------------*/
/*函数名:不可屏蔽中断处理函数                     */
/*参  数:无                                       */
/*返回值:无                                       */
/*-------------------------------------------------*/
void NMI_Handler(void)
{}/*-------------------------------------------------*/
/*函数名:硬件出错后进入的中断处理函数             */
/*参  数:无                                       */
/*返回值:无                                       */
/*-------------------------------------------------*/
void HardFault_Handler(void)
{}
/*-------------------------------------------------*/
/*函数名:软中断,SWI 指令调用的处理函数           */
/*参  数:无                                       */
/*返回值:无                                       */
/*-------------------------------------------------*/
void SVC_Handler(void)
{}
/*-------------------------------------------------*/
/*函数名:可挂起的系统服务处理函数                 */
/*参  数:无                                       */
/*返回值:无                                       */
/*-------------------------------------------------*/
void PendSV_Handler(void)
{}
/*-------------------------------------------------*/
/*函数名:SysTic系统嘀嗒定时器处理函数             */
/*参  数:无                                       */
/*返回值:无                                       */
/*-------------------------------------------------*/
void SysTick_Handler(void)
{  HAL_IncTick();	
}

stm32f1xx_it.h

/********************************************************************************* @file    GPIO/GPIO_IOToggle/Inc/stm32f1xx_it.h* @author  MCD Application Team* @brief   This file contains the headers of the interrupt handlers.******************************************************************************* @attention** <h2><center>&copy; Copyright (c) 2016 STMicroelectronics.* All rights reserved.</center></h2>** This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,* the "License"; You may not use this file except in compliance with the* License. You may obtain a copy of the License at:*                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause********************************************************************************//* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __STM32F1xx_IT_H
#define __STM32F1xx_IT_H#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
/* Exported functions ------------------------------------------------------- */void NMI_Handler(void);
void HardFault_Handler(void);
void MemManage_Handler(void);
void BusFault_Handler(void);
void UsageFault_Handler(void);
void SVC_Handler(void);
void DebugMon_Handler(void);
void PendSV_Handler(void);
void SysTick_Handler(void);#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif /* __STM32F1xx_IT_H *//************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

最后需要把自己的Library文件中的Include 文件中的stm32f1xx_hal_conf_template.h 更名为 stm32f1xx_hal_conf.h 。否则编译会找不到这个头文件

文件结构

CMSISIncludecmsis_armcc.hcmsis_armclang.hcmsis_compiler.hcmsis_gcc.hcmsis_iccarm.hcmsis_version.hcore_armv8mbl.hcore_armv8mml.hcore_cm0.hcore_cm0plus.hcore_cm1.hcore_cm23.hcore_cm3.hcore_cm33.hcore_cm4.hcore_cm7.hcore_sc000.hcore_sc300.hmpu_armv7.hmpu_armv8.hstm32f100xb.hstm32f100xe.hstm32f101x6.hstm32f101xb.hstm32f101xe.hstm32f101xg.hstm32f102x6.hstm32f102xb.hstm32f103x6.hstm32f103xb.hstm32f103xe.hstm32f103xg.hstm32f105xc.hstm32f107xc.hstm32f1xx.hsystem_stm32f1xx.htz_context.hSourcestartup_stm32f100xb.sstartup_stm32f100xe.sstartup_stm32f101x6.sstartup_stm32f101xb.sstartup_stm32f101xe.sstartup_stm32f101xg.sstartup_stm32f102x6.sstartup_stm32f102xb.sstartup_stm32f103x6.sstartup_stm32f103xb.sstartup_stm32f103xe.sstartup_stm32f103xg.sstartup_stm32f105xc.sstartup_stm32f107xc.ssystem_stm32f1xx.c
DebugConfigProject_STM32F103C8_1.0.0.dbgconfTarget_1_STM32F103C8_1.0.0.dbgconf
HardwareIncludestm32f1xx_it.hSourcestm32f1xx_it.c
LibraryIncludeLegacystm32f1xx_hal_can_ex_legacy.hstm32f1xx_hal_can_legacy.hstm32_hal_legacy.hstm32f1xx_hal.hstm32f1xx_hal_adc.hstm32f1xx_hal_adc_ex.hstm32f1xx_hal_can.hstm32f1xx_hal_cec.hstm32f1xx_hal_conf.hstm32f1xx_hal_cortex.hstm32f1xx_hal_crc.hstm32f1xx_hal_dac.hstm32f1xx_hal_dac_ex.hstm32f1xx_hal_def.hstm32f1xx_hal_dma.hstm32f1xx_hal_dma_ex.hstm32f1xx_hal_eth.hstm32f1xx_hal_exti.hstm32f1xx_hal_flash.hstm32f1xx_hal_flash_ex.hstm32f1xx_hal_gpio.hstm32f1xx_hal_gpio_ex.hstm32f1xx_hal_hcd.hstm32f1xx_hal_i2c.hstm32f1xx_hal_i2s.hstm32f1xx_hal_irda.hstm32f1xx_hal_iwdg.hstm32f1xx_hal_mmc.hstm32f1xx_hal_nand.hstm32f1xx_hal_nor.hstm32f1xx_hal_pccard.hstm32f1xx_hal_pcd.hstm32f1xx_hal_pcd_ex.hstm32f1xx_hal_pwr.hstm32f1xx_hal_rcc.hstm32f1xx_hal_rcc_ex.hstm32f1xx_hal_rtc.hstm32f1xx_hal_rtc_ex.hstm32f1xx_hal_sd.hstm32f1xx_hal_smartcard.hstm32f1xx_hal_spi.hstm32f1xx_hal_sram.hstm32f1xx_hal_tim.hstm32f1xx_hal_tim_ex.hstm32f1xx_hal_uart.hstm32f1xx_hal_usart.hstm32f1xx_hal_wwdg.hstm32f1xx_ll_adc.hstm32f1xx_ll_bus.hstm32f1xx_ll_cortex.hstm32f1xx_ll_crc.hstm32f1xx_ll_dac.hstm32f1xx_ll_dma.hstm32f1xx_ll_exti.hstm32f1xx_ll_fsmc.hstm32f1xx_ll_gpio.hstm32f1xx_ll_i2c.hstm32f1xx_ll_iwdg.hstm32f1xx_ll_pwr.hstm32f1xx_ll_rcc.hstm32f1xx_ll_rtc.hstm32f1xx_ll_sdmmc.hstm32f1xx_ll_spi.hstm32f1xx_ll_system.hstm32f1xx_ll_tim.hstm32f1xx_ll_usart.hstm32f1xx_ll_usb.hstm32f1xx_ll_utils.hstm32f1xx_ll_wwdg.hstm32_assert_template.hSourceLegacystm32f1xx_hal_can.cstm32f1xx_hal.cstm32f1xx_hal_adc.cstm32f1xx_hal_adc_ex.cstm32f1xx_hal_can.cstm32f1xx_hal_cec.cstm32f1xx_hal_cortex.cstm32f1xx_hal_crc.cstm32f1xx_hal_dac.cstm32f1xx_hal_dac_ex.cstm32f1xx_hal_dma.cstm32f1xx_hal_eth.cstm32f1xx_hal_exti.cstm32f1xx_hal_flash.cstm32f1xx_hal_flash_ex.cstm32f1xx_hal_gpio.cstm32f1xx_hal_gpio_ex.cstm32f1xx_hal_hcd.cstm32f1xx_hal_i2c.cstm32f1xx_hal_i2s.cstm32f1xx_hal_irda.cstm32f1xx_hal_iwdg.cstm32f1xx_hal_mmc.cstm32f1xx_hal_msp_template.cstm32f1xx_hal_nand.cstm32f1xx_hal_nor.cstm32f1xx_hal_pccard.cstm32f1xx_hal_pcd.cstm32f1xx_hal_pcd_ex.cstm32f1xx_hal_pwr.cstm32f1xx_hal_rcc.cstm32f1xx_hal_rcc_ex.cstm32f1xx_hal_rtc.cstm32f1xx_hal_rtc_ex.cstm32f1xx_hal_sd.cstm32f1xx_hal_smartcard.cstm32f1xx_hal_spi.cstm32f1xx_hal_sram.cstm32f1xx_hal_tim.cstm32f1xx_hal_timebase_rtc_alarm_template.cstm32f1xx_hal_timebase_tim_template.cstm32f1xx_hal_tim_ex.cstm32f1xx_hal_uart.cstm32f1xx_hal_usart.cstm32f1xx_hal_wwdg.cstm32f1xx_ll_adc.cstm32f1xx_ll_crc.cstm32f1xx_ll_dac.cstm32f1xx_ll_dma.cstm32f1xx_ll_exti.cstm32f1xx_ll_fsmc.cstm32f1xx_ll_gpio.cstm32f1xx_ll_i2c.cstm32f1xx_ll_pwr.cstm32f1xx_ll_rcc.cstm32f1xx_ll_rtc.cstm32f1xx_ll_sdmmc.cstm32f1xx_ll_spi.cstm32f1xx_ll_tim.cstm32f1xx_ll_usart.cstm32f1xx_ll_usb.cstm32f1xx_ll_utils.c
ListingsProject.map
Objectsmain.dmain.oProject.axfProject.build_log.htmProject.htmProject.lnpProject.sctProject_Project.depstartup_stm32f101xb.ostm32f1xx_hal.dstm32f1xx_hal.ostm32f1xx_hal_cortex.dstm32f1xx_hal_cortex.ostm32f1xx_hal_gpio.dstm32f1xx_hal_gpio.ostm32f1xx_hal_gpio_ex.dstm32f1xx_hal_gpio_ex.ostm32f1xx_hal_rcc.dstm32f1xx_hal_rcc.ostm32f1xx_hal_rcc_ex.dstm32f1xx_hal_rcc_ex.osystem_stm32f1xx.dsystem_stm32f1xx.o
Usermain.c

2. Keil 创建工程

  1. 创建工程、选择User为目录。

  2. 点击木箱子设置分组

    • User 、 Library 、 Hardware 、 CMSIS
  3. 导入文件

    • 这里只导入必备的。以后用哪个再加那个
    • Library:
      • stm32f1xx_hal.c
      • stm32f1xx_hal_cortex.c
      • stm32f1xx_hal_gpio.c
      • stm32f1xx_hal_gpio_ex.c
      • stm32f1xx_hal_rcc.c
      • stm32f1xx_hal_rcc_ex.c
    • CNSIS:
      • system_stm32f1xx.c
      • startup_stm32f103xb.s
    • User:
      • main.c
  4. 在魔术棒中设置:

    C/C++中: 在Define输入STM32F103xB (目的是通知编译器我们用的是xb) 添加头文件路径(Hardware、CMSIS、Library)。以后有别的添加则再添加。 Target中:

    选择ARM编译器为v6.16 否则会报错

  5. 在main.c中引入头文件stm32f1xx_hal.h (在hal.c中可找到)

  6. 最后编译即可。0错误0警告

3. HAL库结构初步分析

  • 以HAL库的串口为例来讲解

    1. 串口分为USART和UART 他们分别是同步通信和异步通信。一般我们用异步的

      所以这里我们添加uart.c的文件。

    2. hal库之中,串口包含三种方式: 轮询、中断、DMA。所以在库文件中必须添加DMA

      所以我们这里添加DMA.c的文件

  • 在HAL库中每个外设都有两个关键的部分:

    1. Private:(私有的),是HAL库内部自己调用的
    2. Exported:(对外的),我们的应用程序中去调用。Exported分为四个部分
      • types,各种Struct结构体,用于外设功能配置。对应了CubeMax软件的配置项
      • constants,上方各种Struct结构体中的成员的可以配置的选项
      • macro,宏定义,相当于直接对寄存器操作。因为在某些时候调用api反而效率不高
      • functions,API函数。

    这些是可以在文件中验证的。hal_uart.c中 可见

    我们对CubeMax的操作,实际上就是与这些结构体、成员变量一一对应的

    一个外设的相关结构体会被定义在一个总的结构体中。比如串口是UART_HandleTypedef

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前言 现在我们有个如下的需求&#xff0c;设计一个邮件发奖的小系统&#xff0c; 需求 1.数据验证 → 2. 敏感信息加密 → 3. 日志记录 → 4. 实际发送邮件 装饰器模式&#xff08;Decorator Pattern&#xff09;允许向一个现有的对象添加新的功能&#xff0c;同时又不改变其…...

汽车生产虚拟实训中的技能提升与生产优化​

在制造业蓬勃发展的大背景下&#xff0c;虚拟教学实训宛如一颗璀璨的新星&#xff0c;正发挥着不可或缺且日益凸显的关键作用&#xff0c;源源不断地为企业的稳健前行与创新发展注入磅礴强大的动力。就以汽车制造企业这一极具代表性的行业主体为例&#xff0c;汽车生产线上各类…...

vue3 字体颜色设置的多种方式

在Vue 3中设置字体颜色可以通过多种方式实现&#xff0c;这取决于你是想在组件内部直接设置&#xff0c;还是在CSS/SCSS/LESS等样式文件中定义。以下是几种常见的方法&#xff1a; 1. 内联样式 你可以直接在模板中使用style绑定来设置字体颜色。 <template><div :s…...

第25节 Node.js 断言测试

Node.js的assert模块主要用于编写程序的单元测试时使用&#xff0c;通过断言可以提早发现和排查出错误。 稳定性: 5 - 锁定 这个模块可用于应用的单元测试&#xff0c;通过 require(assert) 可以使用这个模块。 assert.fail(actual, expected, message, operator) 使用参数…...

Web 架构之 CDN 加速原理与落地实践

文章目录 一、思维导图二、正文内容&#xff08;一&#xff09;CDN 基础概念1. 定义2. 组成部分 &#xff08;二&#xff09;CDN 加速原理1. 请求路由2. 内容缓存3. 内容更新 &#xff08;三&#xff09;CDN 落地实践1. 选择 CDN 服务商2. 配置 CDN3. 集成到 Web 架构 &#xf…...

力扣热题100 k个一组反转链表题解

题目: 代码: func reverseKGroup(head *ListNode, k int) *ListNode {cur : headfor i : 0; i < k; i {if cur nil {return head}cur cur.Next}newHead : reverse(head, cur)head.Next reverseKGroup(cur, k)return newHead }func reverse(start, end *ListNode) *ListN…...

比较数据迁移后MySQL数据库和OceanBase数据仓库中的表

设计一个MySQL数据库和OceanBase数据仓库的表数据比较的详细程序流程,两张表是相同的结构,都有整型主键id字段,需要每次从数据库分批取得2000条数据,用于比较,比较操作的同时可以再取2000条数据,等上一次比较完成之后,开始比较,直到比较完所有的数据。比较操作需要比较…...

DiscuzX3.5发帖json api

参考文章&#xff1a;PHP实现独立Discuz站外发帖(直连操作数据库)_discuz 发帖api-CSDN博客 简单改造了一下&#xff0c;适配我自己的需求 有一个站点存在多个采集站&#xff0c;我想通过主站拿标题&#xff0c;采集站拿内容 使用到的sql如下 CREATE TABLE pre_forum_post_…...

[拓扑优化] 1.概述

常见的拓扑优化方法有&#xff1a;均匀化法、变密度法、渐进结构优化法、水平集法、移动可变形组件法等。 常见的数值计算方法有&#xff1a;有限元法、有限差分法、边界元法、离散元法、无网格法、扩展有限元法、等几何分析等。 将上述数值计算方法与拓扑优化方法结合&#…...