要搞懂单片机中库函数 、HAL 库 的区别，首先得明确核心概念：HAL 库是 "库函数" 的一种特定类型，而非对立关系 ------ 就像 "苹果是水果的一种"，我们先理清层级，再展开细节。
一、核心概念与区别：库函数（总称）vs HAL 库（特定类型）
1. 库函数（广义）：单片机编程的 "工具包"
定义 ：芯片厂商或第三方为单片机外设（GPIO、UART、SPI、ADC 等）封装的现成函数，目的是让开发者不用直接操作底层寄存器，而是通过调用函数快速实现功能。本质 ：对寄存器操作的 "封装层"，屏蔽底层细节，提升开发效率。特点：
- 范围广：所有封装好的外设操作函数都叫 "库函数"；
- 无统一标准：不同厂商、不同系列的库函数接口差异可能很大；
- 分类多：按厂商、设计理念可分为多种（比如标准库、HAL 库、LL 库等）。
2. HAL 库：STM32 的 "跨系列通用库"
定义 ：HAL（Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层）是 STMicroelectronics（意法半导体）为 STM32 单片机推出的官方库函数 ，属于广义 "库函数" 的一个分支。核心设计目标 ：跨 STM32 系列兼容性 ------ 比如用 HAL 库写的 UART 代码，稍作修改就能移植到 STM32F1、F4、L4、H7 等不同系列，无需重新适配底层。特点：
- 抽象程度高：彻底屏蔽不同 STM32 系列的外设硬件差异，接口统一；
- 易用性强：配合 STM32CubeMX（图形化配置工具），可自动生成初始化代码，新手友好；
- 功能全面：覆盖所有 STM32 外设，支持低功耗、DMA 等高级功能；
- 通用性优先：牺牲少量执行效率，换取极致的跨系列移植性。
3. 关键区别（用表格更清晰）
| 对比维度 | 广义 "库函数" | HAL 库（STM32 官方） |
|---|---|---|
| 关系 | 总称（包含各类封装函数） | 是 "库函数" 的一种（STM32 专属） |
| 适用范围 | 所有单片机厂商 / 系列 | 仅 STM32 系列 |
| 核心优势 | 提升开发效率，屏蔽寄存器 | 跨 STM32 系列兼容，移植性极强 |
| 接口特性 | 无统一标准（厂商 / 系列各异） | 接口统一，与硬件解耦 |
| 依赖工具 | 无强制依赖 | 常与 STM32CubeMX 搭配使用 |
| 执行效率 | 取决于具体库（部分库很高） | 中等（抽象层增加少量开销） |
二、除了 HAL 库，还有哪些常用的 "库函数"？
除了 STM32 的 HAL 库，不同厂商、不同场景下还有多种经典库函数，核心分为「厂商官方库」和「第三方 / 通用库」两类：
1. 厂商官方库（与芯片强绑定，兼容性最好）
（1）STM32 标准库（StdPeriph Library）
- 地位：HAL 库的 "前辈"，STM32 早期（F1、F2 等）的官方库；
- 特点：按外设模块划分 （比如 GPIO 库、USART 库、SPI 库），接口直接对应外设寄存器功能，执行效率比 HAL 库高，但无跨系列兼容性（F1 的标准库不能直接用在 F4 上）；
- 适用场景：追求效率、固定 STM32 某一系列开发（比如只做 STM32F103 项目）。
（2）STM32 LL 库（Low-Layer Library）
- 定位：HAL 库的 "轻量版"，同样是 STM32 官方库；
- 特点：抽象程度低，接口更接近寄存器操作，执行效率极高（媲美直接操作寄存器），同时保留了部分 HAL 库的兼容性；
- 适用场景：对代码体积、执行速度有严格要求，且需要少量移植性的场景（比如电机控制、高频数据采集）。
（3）其他厂商官方库
- 51 单片机：STC 官方提供的 "STC 库函数"（封装了 GPIO、UART、ADC 等，替代传统的寄存器操作）；
- Nordic（nRF52 系列）：nRF SDK 中的 "外设库"（nrf_drv_xxx 系列函数，比如 nrf_drv_uart_init）；
- Microchip（PIC 系列）：XC8 编译器配套的 "Peripheral Libraries"；
- Renesas（瑞萨）：e2studio 配套的 "RL78/F24 库函数"。
2. 第三方 / 通用库（跨厂商 / 跨平台，侧重功能复用）
（1）FreeRTOS/RT-Thread（实时操作系统库）
- 本质：嵌入式实时操作系统（RTOS），但包含大量 "硬件抽象层库函数"（比如 GPIO、定时器、串口的统一接口）；
- 特点：跨厂商兼容（比如 FreeRTOS 的
vSerialPutString函数，可在 STM32、PIC、nRF52 上使用），核心是 "任务调度 + 外设统一封装"； - 适用场景：复杂项目（多任务、定时器管理、队列通信），需要跨芯片移植。
（2）CMSIS（ARM Cortex 内核标准库）
- 定位：ARM 官方推出的 "Cortex 内核硬件抽象层标准"（CMSIS-Core、CMSIS-Driver 等）；
- 特点：统一所有 Cortex-M 内核（M0、M3、M4、M7）的接口（比如中断管理、 SysTick 定时器、NVIC 配置），厂商库（如 HAL 库）通常基于 CMSIS 实现；
- 作用：让开发者不用关心内核差异，比如
NVIC_EnableIRQ函数，在所有 Cortex-M 单片机上用法一致。
（3）外设专用库
- 传感器库：比如 DHT11 温湿度传感器的 "dht11.h" 库（封装了数据读取函数）、MPU6050 的 "mpu6050.h" 库（封装了 I2C 通信和数据解析）；
- 通信协议库：比如 Modbus 协议库（modbus_slave.h）、SPI Flash 操作库（w25qxx.h）、USB 库（STM32 的 USB Device Library）。
三、总结：怎么选库函数？
- 若用 STM32，且需要跨系列移植（比如从 F1 转到 H7）：选HAL 库（配合 CubeMX，开发最快）；
- 若用 STM32，追求效率：选LL 库 或标准库；
- 若用其他厂商芯片（如 PIC、nRF52）：优先用厂商官方库（兼容性最好）；
- 若做复杂多任务项目：选FreeRTOS/RT-Thread（自带统一外设接口，方便管理）；
- 若追求极致效率（比如裸机高频控制）：直接操作寄存器，或用LL 库/ 厂商轻量库。
核心逻辑：库函数的本质是 "减少重复工作"，选库的关键是 "匹配芯片平台 + 项目需求（效率 / 移植性 / 开发速度）" 。