自STM32標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)出道以來(lái)，備受廣大工程師和公司的喜愛，但是，從2013年開始，ST逐漸停止了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的更新和維護(hù)。目前，ST全力推崇HAL庫(kù)，STM32Cube就是與HAL庫(kù)配合使用圖形化編程官方IDE。

7.1 STM32庫(kù)簡(jiǎn)介

到目前為止，ST有標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)(SPL 庫(kù))、HAL 庫(kù)、LL 庫(kù) 三種。前兩者都是常用的庫(kù)，后面的 LL 庫(kù)是 ST 最近才添加，隨 HAL 源碼包一起提供，目前支持的芯片也偏少。各庫(kù)如下所示：

圖1 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、HAL 庫(kù)、LL 庫(kù)對(duì)比.png

其中，SPL 庫(kù) 和 HAL 庫(kù)兩者相互獨(dú)立，互不兼容。幾種庫(kù)的比較如下：

圖2各個(gè)庫(kù)對(duì)比.png

目前幾種庫(kù)對(duì)不同芯片的支持情況如下：

圖3.png

ST 中文官網(wǎng)上有一篇《STM32庫(kù)函數(shù)性能對(duì)比》的文章，其中對(duì)比了各種庫(kù)的性能如下：

圖4 ST各庫(kù)性能對(duì)比.png

7.1.1標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)簡(jiǎn)介

標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)（Standard Peripherals Library）是對(duì) STM32 芯片的一個(gè)完整的封裝，包括所有標(biāo)準(zhǔn)器件外設(shè)的器件驅(qū)動(dòng)器。這應(yīng)該是目前使用最多的 ST 庫(kù)。幾乎全部使用 C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。但是，標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)也是針對(duì)某一系列芯片而言的，沒有可移植性。STM32F1系列的版本停留在3.5.0，這個(gè)版本也許是大家最熟悉的版本。

圖5標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)支持程度.png

標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)仍然接近于寄存器操作，主要就是將一些基本的寄存器操作封裝成了 C 函數(shù)。開發(fā)者需要關(guān)注所使用的外設(shè)是在哪個(gè)總線之上，具體寄存器的配置等底層信息。雖然標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)對(duì)各外設(shè)的進(jìn)行了一次封裝，而不是僅僅局限在對(duì)寄存器的封裝。實(shí)現(xiàn)了各外設(shè)的基本操作接口。

標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的文件基本架構(gòu)并不復(fù)雜。下圖顯示了 STM32F10xx 標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)文件的基本架構(gòu)

圖6.png

ST 為各系列提供的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)稍微有些區(qū)別。例如，STM32F1x 的庫(kù)和 STM32F3x 的庫(kù)在文件結(jié)構(gòu)上就有些不同，此外，在內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)上也稍微有些區(qū)別，這個(gè)在具體使用（移植）時(shí)，需要注意一下！但是，不同系列之間的差別并不是很大，而且在設(shè)計(jì)上是相同的。STM32 的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)涵蓋以下 3 個(gè)抽象級(jí)別：

?  包含位，位域和寄存器在內(nèi)的完整的寄存器地址映射
?   涵蓋所有外圍功能（具有公共API的驅(qū)動(dòng)器）的例程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合。
?   一組包含所有可用外設(shè)的示例，其中包含最常用的開發(fā)工具的模板項(xiàng)目。

7.1.2 HAL庫(kù)簡(jiǎn)介

HAL是Hardware Abstraction Layer的縮寫，中文名：硬件抽象層。HAL庫(kù)是ST為STM32最新推出的抽象層嵌入式軟件。可以說(shuō)HAL庫(kù)就是用來(lái)取代之前的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的。相比標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)，STM32Cube HAL庫(kù)表現(xiàn)出更高的抽象整合水平，HAL API集中關(guān)注各外設(shè)的公共函數(shù)功能，這樣便于定義一套通用的用戶友好的API函數(shù)接口，從而可以輕松實(shí)現(xiàn)從一個(gè)STM32產(chǎn)品移植到另一個(gè)不同的STM32系列產(chǎn)品。HAL庫(kù)是ST未來(lái)主推的庫(kù)，從前年開始ST新出的芯片已經(jīng)沒有STD庫(kù)了，比如F7系列。目前，HAL庫(kù)已經(jīng)支持STM32全線產(chǎn)品。

HAL 庫(kù)是基于一個(gè)非限制性的 BSD 許可協(xié)議（Berkeley Software Distribution）而發(fā)布的開源代碼。 ST 制作的中間件堆棧（USB 主機(jī)和設(shè)備庫(kù)，STemWin）帶有允許輕松重用的許可模式， 只要是在 ST 公司的 MCU 芯片上使用，庫(kù)中的中間件(USB 主機(jī)/設(shè)備庫(kù),STemWin)協(xié)議棧即被允許隨便修改，并可以反復(fù)使用。至于基于其它著名的開源解決方案商的中間件（FreeRTOS，F(xiàn)atFs，LwIP和PolarSSL）也都具有友好的用戶許可條款。

圖7 HAL庫(kù)支持的中間件.png

目前，結(jié)合HAL庫(kù)，ST對(duì)其產(chǎn)品線構(gòu)建的軟件架構(gòu)如下圖所示。

圖8 HAL庫(kù)軟件架構(gòu).png

7.1.3 LL庫(kù)簡(jiǎn)介

LL庫(kù)（Low Layer）是 ST 最近新增的庫(kù)，與 HAL 庫(kù)捆綁發(fā)布，文檔也是和 HAL 庫(kù)文檔在一起的，比如：在STM32F3x 的 HAL 庫(kù)說(shuō)明文檔中，ST 新增了LL庫(kù)這一章節(jié)，但是在 F2x 的HAL文檔中就沒有。

LL 庫(kù)更接近硬件層，對(duì)需要復(fù)雜上層協(xié)議棧的外設(shè)不適用，直接操作寄存器。其支持所有外設(shè)。使用方法：

?  獨(dú)立使用，該庫(kù)完全獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，可以完全拋開 HAL 庫(kù)，只用LL庫(kù)編程完成。在使用STM32CubeMX生成項(xiàng)目時(shí)，直接選LL庫(kù)即可。如果使用了復(fù)雜的外設(shè)，例如 USB，則會(huì)調(diào)用 HAL 庫(kù)
?   混合使用，和 HAL 庫(kù)結(jié)合使用。

目前，CubeMX 在生成項(xiàng)目時(shí)，可以選擇采用 LL 庫(kù)。
LL 庫(kù)文件的命名方式和 HAL 庫(kù)基本相同。個(gè)人感覺，LL 庫(kù)就是原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)移植到 Cube下的新的實(shí)現(xiàn)，但是其實(shí)現(xiàn)方法更加高效、簡(jiǎn)潔。使用 LL 庫(kù)編程和使用標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)的方式基本一樣，但是確會(huì)得到比標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)更高的效率。

7.2 STM32Cube簡(jiǎn)介

ST 為新的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)注冊(cè)了一個(gè)新商標(biāo)：STMCube?。并且，ST專門為其開發(fā)了配套的桌面軟件 STMCubeMX，開發(fā)者可以直接使用該軟件進(jìn)行可視化配置，大大節(jié)省開發(fā)時(shí)間。

圖9.jpg

這其中就包含了 HAL 庫(kù)和最近新增的 LL 庫(kù)。如下圖：

圖10.png

從上圖不難看出，LL 庫(kù)和 HAL 庫(kù)兩者相互獨(dú)立，只不過(guò) LL 庫(kù)更底層。而且，部分 HAL 庫(kù)會(huì)調(diào)用LL庫(kù)（例如：USB驅(qū)動(dòng)）。同樣，LL 庫(kù)也會(huì)調(diào)用 HAL 庫(kù)。

用戶可以使用 STMCubeMX 直接生成對(duì)應(yīng)芯片的整個(gè)項(xiàng)目（目前主流開發(fā)工具的項(xiàng)目基本全支持），STMCubeMX 負(fù)責(zé)給整理各種需要的源碼文件。如下所所示。

圖11 STM32Cube生成代碼過(guò)程.png

好了，關(guān)于STM32固件庫(kù)與STM32Cube產(chǎn)品介紹就到這里吧，在虎紋，筆者將帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)如何安裝與使用STM32Cube。