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单片机-STM32部分：6、不同编程方式-寄存器、标准库、HAL库、LL库

news 2025/5/11 8:11:08

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标准库、HAL库、LL库

寄存器

寄存器编程是最接近底层的编程方式，也是运行效率最高的，但缺点是编程效率低，维护难度高，排查问题效率低，51只有三十来个8位寄存器，而STM32不同版本的寄存器个数是51的数倍，甚至数十倍，还是32位的寄存器，所以官方把这部分寄存器操作封装成一个个函数，我们直接调用函数就可以完成功能的开发。

关于寄存器编程与库函数编程：

实现设置GPIOC PIN13为输出模式，控制LED的亮灭
//基于寄存器编程
#include "stm32f10x.h"                  
int main(void)
{/*打开时钟 APB2 IOPC*/RCC->APB2ENR = 0x00000010;/*配置GPIOC13 设置推挽输出 速率50MHZ*/GPIOC->CRH = 0x00300000;/*设置GPIO输出*/GPIOC->ODR = 0x00002000;       while(1){}
}//基于库编程
#include "stm32f10x.h"
int main(void)
{/*打开时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);                        /*配置GPIO*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode        = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed       = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin         = GPIO_Pin_13;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);/*设置GPIO输出*/GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);                   while(1){}
}实现设置串口USART1 波特率115200 8位数据位 1位停止位 无奇偶校验
//寄存器编程
void uart_init(u32 pclk2,u32 baudrate)
{           float temp;u16 mantissa;                u16 fraction;           temp=(float)(pclk2*1000000)/(baudrate*16);//得到USARTDIVmantissa=temp;                         //得到整数部分fraction=(temp-mantissa)*16;           //得到小数部分         mantissa<<=4;mantissa+=fraction; RCC->APB2ENR|=1<<2;   //使能PORTA口时钟  RCC->APB2ENR|=1<<14;  //使能串口时钟 GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;//IO状态设置GPIOA->CRH|=0X000008B0;//IO状态设置 RCC->APB2RSTR|=1<<14;   //复位串口1RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);//停止复位                      USART1->BRR=mantissa; // 波特率设置         USART1->CR1|=0X200C;  //1位停止,无校验位.
}//库函数编程
void MX_USART1_UART_Init(u32 baudrate)
{//IO初始化GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//串口初始化UART_HandleTypeDef huart1;huart1.Instance = USART1;huart1.Init.BaudRate = baudrate;huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;HAL_UART_Init(&huart1);
}
从编程难度、维护难度、移植难度几个维度对比，库函数编程都是优于寄存器编程的。

标准库

标准库（Standard Peripheral Library）是STMicroelectronics提供的最基本的库。标准库是最早的，现在已经停止维护，它提供了对STM32微控制器的底层寄存器和外设的直接访问。标准库的设计目标是提供高度灵活性和低层次的硬件控制，以满足对性能和资源的严格要求。使用标准库，开发人员可以直接操作寄存器来配置和控制微控制器的功能，但需要手动编写大量的底层代码。

HAL库

HAL库（Hardware Abstraction Layer）是STMicroelectronics为了提供更高级别的抽象和简化开发而引入的库。HAL库将底层硬件操作抽象为高级函数调用。这样，开发人员可以使用更高级别的API函数来进行配置和控制微控制器的功能，而不需要直接操作底层寄存器。HAL库提供了一种更易用和可移植的编程模型，并减少了编写底层代码的工作量。它还支持多种开发板和外设，提供了一致的接口，简化了代码移植和复用。HAL库适用于大多数应用程序，尤其是中等复杂性的项目。

LL库

LL库（Low-Level Library）是STMicroelectronics在HAL库的基础上提供的更低级别的库。LL库提供了对底层寄存器和外设的更直接的访问，并提供了一组低级别的API函数。LL库保留了更多的硬件细节，为开发人员提供了更高级别的灵活性和控制。使用LL库，开发人员可以直接编写更底层的代码，实现对微控制器和外设的精细控制。LL库适用于对性能和资源要求极高，以及对底层硬件控制有特殊需求的应用。

在这三种库函数中ST公司已经不再对标准库进行维护了，按照目前的状况来说HAL为学习的主流。针对HAL库ST公司也推出了一款图形配置工具CubeMX，可通过配置自动生成初始化代码。