stm32.cube（十）——单HAL模块的结构

一、接口函数

对于linux驱动来说，基本的操作函数有Open、Close、Read、Write、Ioctrl，这是在OS的驱动层对外设进行操作的一套规范化的接口。对于更底层的硬件抽象层来说，上层的Open和Close意味着对外设的初始化设置和反初始化设置（回复到未被使用前的状态）。如果外设的作用是实现一个通讯传输，那么上层的Read、Write也要同样对应外设的发送和接收。若外设不是一个传输设备，那么就要有对应的I/O control函数来控制它。同时HAL还要提供取得外设状态的接口，以及外设的中断处理函数。所以一个HAL模块的函数结构基本上是这样的：

通讯外设的接口函数

在TRANSFER这里，大部分实现通信协议的外设都可以由普通方式、中断方式、DMA方式来进行收发。普通方式和中断方式有相应的callback函数和中断处理函数，DMA方式也有相应的DMA控制函数。依据不同的通讯协议，不同的通讯外设的传输函数也会有许多区别。

• CAN模块里有sleep和wakeup函数。

• I2C模块分了Master、Slave和Mem三种模式，每种模式都由对应的读写函数。

• SPI模块里有全双工模式下用的同时读写的函数。

非通讯外设的接口函数

非通讯外设的CONTROL部分中，不同的外设有不同的操作函数。比如 对于Rtc来说，需要能够取得当前的时间的操作函数。对于看门狗来说，要有喂狗的操作函数。

二、数据结构

Init结构体

每个外设都有相应的Init结构体类型，如ADC_InitTypeDef、CAN_InitTypeDef、DMA_InitTypeDef等等，结构体里的每个成员都代表要初始化的外设的属性。我找一个最简单的来说明：

/** 
  * @brief  IWDG Init structure definition  
  */
typedef struct
{
  uint32_t Prescaler;  /*!< Select the prescaler of the IWDG.  
                            This parameter can be a value of @ref IWDG_Prescaler */

  uint32_t Reload;     /*!< Specifies the IWDG down-counter reload value. 
                            This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 0x0FFF */

}IWDG_InitTypeDef;

IWDG_InitTypeDef里包含看门狗时钟的预分频量和喂狗时送的基础数值。

Handle结构体

之前有说过，Handle结构体相当于一个外设类的实例。

/** 
  * @brief  IWDG Handle Structure definition  
  */
typedef struct
{
  IWDG_TypeDef                 *Instance;  /*!< Register base address    */

  IWDG_InitTypeDef             Init;       /*!< IWDG required parameters */

  HAL_LockTypeDef              Lock;       /*!< IWDG Locking object      */

  __IO HAL_IWDG_StateTypeDef   State;      /*!< IWDG communication state */

}IWDG_HandleTypeDef;

这个结构体通常包含一个Init结构体，指向寄存器地址的指针，一个HAL锁和一个标记状态的变量。由于IWDG模块相对简单，所以没有函数指针表，也没有标记错误的变量。

几乎所有的模块里的函数都会以指向这个结构体的指针作为参数。

三、小结

stm32cube里的HAL层在接口函数的设计上趋向于简单和标准化。只要理解外设的工作原理，使用对应模块的接口函数将不会付出很多学习成本。

当我们使用任意外设的时候，要提前创建一个该外设的Handle结构体，然后将Handle结构体里的Init结构体的成员都按照需要进行赋值。在调用该模块的Init()函数进行初始化之后，就可以使用控制函数来对外设进行行为级的操作了。