1.简单了解HAL库与标准库的一些区别

（1）句柄

句柄（handle），有多种意义，其中一种是指程序设计，也可指Windows编程。现在大部分都是指程序设计/程序开发这类。

  • 第一种解释：句柄是一种特殊的智能指针 。当一个应用程序要引用其他系统（如数据库、操作系统）所管理的内存块或对象时，就要使用句柄。

  • 第二种解释：整个Windows编程的基础。一个句柄是指使用的一个唯一的整数值，即一个4字节(64位程序中为8字节)长的数值，来标识应用程序中的不同对象和同类中的不同的实例，诸如，一个窗口，按钮，图标，滚动条，输出设备，控件或者文件等。应用程序能够通过句柄访问相应的对象的信息，但是句柄不是指针，程序不能利用句柄来直接阅读文件中的信息。如果句柄不在I/O文件中，它是毫无用处的。 句柄是Windows用来标志应用程序中建立的或是使用的唯一整数，Windows大量使用了句柄来标识对象。


    STM32的标准库中，句柄是一种特殊的指针，通常指向结构体

    在STM32的标准库中，假设我们要初始化一个外设（这里以USART为例），我们首先要初始化他们的各个寄存器。在标准库中，这些操作都是利用固件库结构体变量+固件库Init函数实现的。

    定义的结构体变量USART_InitStructure并不是一个全局变量，而是只在函数内部的局部变量，初始化完成之后，USART_InitStructure就失去了作用。

    而在HAL库中，同样是USART初始化结构体变量，我们要定义为全局变量

    1. UART_HandleTypeDef UART1_Handler;


    查看结构体成员：

    1. typedef struct
    2. {
    3.     USART_TypeDef                 *Instance;        /*!< UART registers base address        */
    4.     UART_InitTypeDef              Init;             /*!< UART communication parameters      */
    5.     uint8_t                       *pTxBuffPtr;      /*!< Pointer to UART Tx transfer Buffer */
    6.     uint16_t                      TxXferSize;       /*!< UART Tx Transfer size              */
    7.     uint16_t                      TxXferCount;      /*!< UART Tx Transfer Counter           */
    8.     uint8_t                       *pRxBuffPtr;      /*!< Pointer to UART Rx transfer Buffer */
    9.     uint16_t                      RxXferSize;       /*!< UART Rx Transfer size              */
    10.     uint16_t                      RxXferCount;      /*!< UART Rx Transfer Counter           */  
    11.     DMA_HandleTypeDef             *hdmatx;          /*!< UART Tx DMA Handle parameters      */ 
    12.     DMA_HandleTypeDef             *hdmarx;          /*!< UART Rx DMA Handle parameters      */
    13.     HAL_LockTypeDef               Lock;             /*!< Locking object                     */
    14.     __IO HAL_UART_StateTypeDef    State;            /*!< UART communication state           */
    15.     __IO uint32_t                 ErrorCode;        /*!< UART Error code                    */
    16. }UART_HandleTypeDef;


    我们发现，与标准库不同的是，该成员不仅:

  • 1、包含了之前标准库就有的六个成员（波特率，数据格式等），

  • 2、还包含过采样、（发送或接收的）数据缓存、数据指针、串口 DMA 相关的变量、各种标志位等等要在整个项目流程中都要设置的各个成员。
    该**UART1_Handler**就被称为串口的句柄，它被贯穿整个USART收发的流程，比如开启中断：
    1. HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);

    比如使用MSP与Callback回调函数：
    1. void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart);
    2. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

    在这些函数中，只需要调用初始化时定义的句柄UART1_Handler就好

    （2）MSP函数

    MSP: MCU Specific Package 单片机的具体方案

MSP是指和MCU相关的初始化，引用正点原子的解释：

我们要初始化一个串口，首先要设置和 MCU 无关的东西，例如波特率，奇偶校验，停止位等，这些参数设置和 MCU 没有任何关系，可以使用 STM32F1，也可以是 STM32F2/F3/F4/F7上的串口。而一个串口设备它需要一个 MCU 来承载，例如用 STM32F4 来做承载，PA9 做为发送，PA10 做为接收，MSP 就是要初始化 STM32F4 的 PA9,PA10，配置这两个引脚。

所以 HAL驱动方式的初始化流程就是：

先HAL_USART_Init() 后HAL_USART_MspInit() ，先初始化与 MCU无关的串口协议，再初始化与 MCU 相关的串口引脚。

在 STM32 的 HAL 驱动中HAL_xxx_MspInit()作为回调，被 HAL_xxx_Init()函数所调用。当我们需要移植程序到 STM32F1平台的时候，我们只需要修改 HAL_xxx_MspInit 函数内容而不需要修改 HAL_xxx_Init 入口参数内容。

在HAL库中，几乎每初始化一个外设就需要设置该外设与单片机之间的联系，比如IO口，是否复用等等，可见，HAL库相对于标准库多了MSP函数之后，移植性非常强，但与此同时却增加了代码量和代码的嵌套层级。可以说各有利弊。

同样，MSP函数又可以配合句柄，达到非常强的移植性：

  1. void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart);

入口参数仅仅需要一个串口句柄，这样有能看出句柄的方便。

（3）Callback函数

类似于MSP函数，Callback函数主要帮助**用户应用层**的代码编写。

还是以USART为例，在标准库中，串口中断了以后，我们要先在中断中判断是否是接收中断，然后读出数据，顺便清除中断标志位，然后再是对数据的处理，这样如果我们在一个中断函数中写这么多代码，就会显得很混乱：

  1. void USART3_IRQHandler(void)                    //串口1中断服务程序
  2. {
  3.     u8 Res;
  4.     if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
  5.     {
  6.         Res =USART_ReceiveData(USART3);    //读取接收到的数据
  7.         /*数据处理区*/
  8.         }            
  9.      } 
  10. }


而在HAL库中，进入串口中断后，直接由HAL库中断函数进行托管：

  1. void USART1_IRQHandler(void)                    
  2. { 
  3.     HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler);    //调用HAL库中断处理公用函数
  4.     /***************省略无关代码****************/    
  5. }


HAL_UART_IRQHandler这个函数完成了判断是哪个中断（接收？发送？或者其他？），然后读出数据，保存至缓存区，顺便清除中断标志位等等操作。
比如我提前设置了，串口每接收五个字节，我就要对这五个字节进行处理。
在一开始我定义了一个串口接收缓存区：
在初始化中，我在句柄里设置好了缓存区的地址，缓存大小（五个字节）

  1. /*该代码在HAL_UART_Receive_IT函数中，初始化时会引用*/
  2.       huart->pRxBuffPtr = pData;//aRxBuffer
  3.     huart->RxXferSize = Size;//RXBUFFERSIZE
  4.     huart->RxXferCount = Size;//RXBUFFERSIZE


则在接收数据中，每接收完五个字节，HAL_UART_IRQHandler才会执行一次Callback函数：

  1. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);


因而我们需要做的就是重写Callback回调函数，在函数中实现想要的功能。
（比如这里我们只需要对这接收到的五个字节进行处理，完全不用再去手动清除标志位等操作）