STM32使用HAL库中外设初始化MSP回调机制及中断回调机制详解

ltqshs2023-08-04 21:20

STM32使用HAL库之Msp回调函数

1.问题提出

在STM32的HAL库使用中，会发现库函数大都被设计成了一对：

HAL_PPP/PPPP_Init

HAL_PPP/PPPP_MspInit

而且HAL_PPP/PPPP_MspInit函数的defination前面还会有__weak关键字

上面的PPP/PPPP代表常见外设的名称为3个字符或者4个字符

怎么理解这个设计呢？

2.问题分析

2.1 结论

首先说结论：

  • HAL_PPP/PPPP_Init 是与具体芯片（无论是STM32F4/F1/F7）无关的设置

  • HAL_PPP/PPPP_MspInit 是与具体芯片相关的配置（如STM32F429IGTx）

这样的设计是将不变的东西以库函数HAL_PPP/PPPP_Init的形式固定下来，而将需要用户根据

芯片进行编写的部分抽象成函数HAL_PPP/PPPP_MspInit的形式，用户只需要编写这部分函数

即可，这样做减少了用户的代码编写量

__weak关键字的使用是定义一个弱函数，这个函数的函数体通常是空的

方便用户重写一个自己的函数HAL_PPP/PPPP_MspInit，来覆盖之前库函数中定义的函数带有

__weak关键字的HAL_PPP/PPPP_MspInit函数，编译器在编译的时候，如果检查到有重名的

（但不含__weak关键字）HAL_PPP/PPPP_MspInit的函数，此时就会默认编译这个用户写的函数

2.2 实例分析

下面以串口通信为例进行分析：

在编写串口通信的代码的时候，常使用正点原子提供的usart.c&usart.h组合，正点原子在usart.c中

定义了HAL_UART_MspInit作为回调函数：

c 复制代码 
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    // GPIO configuration
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
	
	if(huart->Instance==USART1)
	{
		__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA 时钟			
		__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();	// 使能USART1 时钟	
	
		GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_9;			//PA9
		GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;	// AF复用,PP为推挽（push pull）	
		GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;  // 设置上拉
		GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST;  // 设置为高速
		GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF7_USART1;	  // 复用为USART1
		HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);	  // 初始化PA9  	
 
		GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_10;	//PA10
		HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);  // 初始化PA10	   	
		
#if EN_USART1_RX
		HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);  // 使能USART1中断通道			
		HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3);	// 抢占优先级3， 子优先级3		
#endif	
	}
 
}

这个库同时提供了一个调用串口初始化的接口：void uart_init(u32 bound) // bound为波特率

c 复制代码 
void uart_init(u32 bound)
{	
	//UART initialization
	UART1_Handler.Instance=USART1;					    // USART1
	UART1_Handler.Init.BaudRate=bound;				    // 设置波特率
	UART1_Handler.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B;   // 字长为8位的数据格式
	UART1_Handler.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1;	    // 一个停止位
	UART1_Handler.Init.Parity=UART_PARITY_NONE;		    // 无奇偶校验位
	UART1_Handler.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE;   // 无硬件流控
	UART1_Handler.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX;		    // 收发模式
	HAL_UART_Init(&UART1_Handler);					    // HAL_UART_Init() 会使能UART1
	
	HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);
// 该函数会开启接收中断，标志位UART_IT_RXNE,并设置接收缓冲以及接收缓冲的最大接收数量
  
}

这样在main函数中，首先调用函数uart_init()

然后uart_init()函数就会去调用HAL_UART_Init，这个函数就是HAL库中的函数

跳转到文件stm32f4xx_hal_uart.c，找到函数HAL_UART_Init的定义：

c 复制代码 
/**
  * @brief  Initializes the UART mode according to the specified parameters in
  *         the UART_InitTypeDef and create the associated handle.
  * @param  huart: pointer to a UART_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for the specified UART module.
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  /* Check the UART handle allocation */
  if(huart == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }
 
  /* Check the parameters */
  if(huart->Init.HwFlowCtl != UART_HWCONTROL_NONE)
  { 
    /* The hardware flow control is available only for USART1, USART2, USART3 and USART6 */
    assert_param(IS_UART_HWFLOW_INSTANCE(huart->Instance));
    assert_param(IS_UART_HARDWARE_FLOW_CONTROL(huart->Init.HwFlowCtl));
  }
  else
  {
    assert_param(IS_UART_INSTANCE(huart->Instance));
  }
  assert_param(IS_UART_WORD_LENGTH(huart->Init.WordLength));
  assert_param(IS_UART_OVERSAMPLING(huart->Init.OverSampling));
  
  if(huart->gState == HAL_UART_STATE_RESET)
  {  
    /* Allocate lock resource and initialize it */
    huart->Lock = HAL_UNLOCKED;
    /* Init the low level hardware */
    HAL_UART_MspInit(huart);
  }
 
  huart->gState = HAL_UART_STATE_BUSY;
 
  /* Disable the peripheral */
  __HAL_UART_DISABLE(huart);
  
  /* Set the UART Communication parameters */
  UART_SetConfig(huart);
  
  /* In asynchronous mode, the following bits must be kept cleared: 
     - LINEN and CLKEN bits in the USART_CR2 register,
     - SCEN, HDSEL and IREN  bits in the USART_CR3 register.*/
  huart->Instance->CR2 &= ~(USART_CR2_LINEN | USART_CR2_CLKEN);
  huart->Instance->CR3 &= ~(USART_CR3_SCEN | USART_CR3_HDSEL | USART_CR3_IREN);
  
  /* Enable the peripheral */
  __HAL_UART_ENABLE(huart);
  
  /* Initialize the UART state */
  huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
  huart->gState= HAL_UART_STATE_READY;
  huart->RxState= HAL_UART_STATE_READY;
  
  return HAL_OK;
}

可以看到函数HAL_UART_Init中调用了函数HAL_UART_MspInit

在库文件中本身是有一个同名的使用__weak关键字定义的函数，

c 复制代码 
/**
  * @brief  UART MSP Init.
  * @param  huart: pointer to a UART_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for the specified UART module.
  * @retval None
  */
 __weak void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
   /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(huart);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_UART_MspInit could be implemented in the user file
   */ 
}

由于使用了正点原子的库，所以编译器在编译的时候就不会再编译这个HAL库自带的函数HAL_UART_MspInit

而是编译引入的库函数HAL_UART_MspInit

3. STM32程序的一般执行流程

由上面1.2节的分析，对于一个真实的STM32应用程序可以总结其运行一般执行（编写）流程如下：

以一个真实的点亮跑马灯的main.c为例进行分析(工程使用HAL库):

c 复制代码 
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
 
 
void Delay(__IO uint32_t nCount);
 
void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
  while(nCount--){}
}
 
int main(void)
{
 
	GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
     
    HAL_Init();                     
    Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);   
 
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();        
	
    GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1; 
    GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; 
    GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;        
    GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;   
    HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
 
	while(1)
	{
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);	
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);				
		Delay(0x7FFFFF);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);	
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);	
		Delay(0x7FFFFF);
	}
	}

这里插入正点原子的图进行解释：

一个项目首先是引导程序先运行，汇编函数会引导SystemInit函数进行系统初始化的设置，再HAL库版本的项目中有这个函数的定义，在寄存器版本中通常会将汇编代码中引导SystemInit函数的语句删掉。然后引导程序会引导main函数，main函数被引导完成之后就会开始执行用户写的main函数中的代码。然后HAL_Init()函数会调用函数进行全局的MSP初始化，然后调用了正点原子提供的库函数Stm32_Clock_init函数，这个函数调用HAL_RCC_Oscconfig和HAL_RCC_ClockConfig函数进行系统时钟初始化，使用该函数需要导入SYSTEM库（正点原子提供），上面的一系列初始化都是常规操作，也就是每一个项目必做的系统的初始化。下面正式进入了用户自己编写得到逻辑，假设用户要使用PPP外设，那么就会调用HAL库中的函数HAL_PPP_Init，这个函数又会去尝试调用用户自定义的HAL_PPP_MspInit，然后进入用户自己定义的逻辑。

原文链接：《[STM32] NOTE07-STM32使用HAL库之Msp回调函数理解》

STM32HAL库中外设初始化MSP回调机制及中断回调机制详解

我们开始学习HAL库的过程中，一定会发现与固件库开发中外设初始化流程和中断处理机制不相同，在这里将为大家解答一下心中的译文。

HAL外设初始化MSP回调机制

在外设初始化函数中，HAL_PPP_Init();中需配置外设的相关参数，外设用到的IO和NVIC和时钟等放到HAL_PPP_MspInit()回调函数中。初始化函数会自动调用回调函数.

HAL库中断回调机制

HAL库中中断处理机制与固件库中不同，他是经过公共中断处理函数，自动调用中断处理回调函数。用户想要再中断中实现的逻辑代码则要放在回调函数中，而公共中断处理函数会帮你检测是否有中断发生，并帮你清除中断标志位。

HAL_PPP_IRQHandler();公共中断处理函数，它会自动调用中断处理回调函数HAL_PPP_Callback()

用户要写在中断服务处理函数中的逻辑代码要放在回调函数中，公共中断处理函数会帮你清除中断标志,并且自动调用回调函数

参考原文：《STM32HAL库中外设初始化MSP回调机制及中断回调机制详解》

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