第1章 HAL库简介

第一章 HAL库简介

ST(意法半导体)为了方便用户开发程序，提供了一套丰富的 STM32F4 HAL 库。到底什么是 HAL 库？它与直接操作寄存器开发有什么区别和联系？很多初学用户很是费解，这一节，我们将讲解 HAL 库相关的基础知识，希望能够让大家对 STM32F4 HAL 库有一个初步的了解，能做到“知其然知其所以然”，所以大家在学习 HAL 库函数的同时，别忘了要了解一下寄存器大致配置过程。

很多用户都是从学 51 单片机开发转而想进一步学习 STM32 开发，他们习惯了 51 单片机的寄存器开发方式，突然一个 HAL 库摆在面前会一头雾水，不知道从何下手。下面我们将通过一个简单的例子来告诉 HAL 库到底是什么，和寄存器开发有什么关系？其实一句话就可以概括： HAL 库就是函数的集合， HAL 库函数的作用是向下负责与寄存器直接打交道，向上提供用户函数调用的接口（API）。

在 51 的开发中我们常常的作法是直接操作寄存器，比如要控制某些 IO 口的状态，我们直接操作寄存器：

P0 = Ox11;

而在 STM32 的开发中，我们同样可以操作寄存器：

GPIOF->BSRR = 0x00000001; // 这里是针对 STM32F4 系列

这种方法当然可以，但是这种方法的劣势是你需要去掌握每个寄存器的用法，你才能正确使用STM32，而对于 STM32 这种级别的 MCU，数百个寄存器记起来又是谈何容易。于是 ST(意法半导体)推出了官方固件库，固件库将这些寄存器底层操作都封装起来，提供一整套接口（API）供开发者调用，大多数场合下，你不需要去知道操作的是哪个寄存器，你只需要知道调用哪些函数即可。 而 HAL 库是在标准固件库之后推出的。

比如上面的控制 BSRRL 寄存器实现电平控制，官方 HAL 库封装了一个函数：

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
{
    if(PinState != GPIO_PIN_RESET)
    {
        GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
    }
    else
    {
        GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16;
    }
}

这个时候你不需要再直接去操作 BSRR 寄存器了，你只需要知道怎么使用 HAL_GPIO_WritePin这个函数就可以了。在你对外设的工作原理有一定的了解之后，你再去看 HAL 库函数，基本上函数名字能告诉你这个函数的功能是什么，该怎么使用，这样是不是开发会方便很多？

任何处理器，不管它有多么的高级，归根结底都是要对处理器的寄存器进行操作。但是 HAL库不是万能的，您如果想要把 STM32 学透，光读 STM32HAL 库是远远不够的。你还是要了解一下 STM32 的原理， 了解 STM32 各个外设的运行机制。只有了解了这些原理，你在进行 HAL库开发过程中才可能得心应手游刃有余。 只有了解了原理，你才能做到“知其然知其所以然”，所以大家在学习库函数的同时，别忘了要了解一下寄存器大致配置过程。

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2024.9.23 第一次修订，后期不再维护