STM32Cube HAL库中断处理机制，以及回调函数实现原理

1写在前面

很多人都知道STM32CubeMX这套工具的一个目的：减少开发者对STM32底层驱动的开发时间，把重心放在应用代码上。

但是，STM32CubeMX只是生成了底层驱动的初始化代码。所以，我们还需要掌握：应用层代码如何调用HAL库函数接口，以及HAL库中断处理机制等相关知识。

HAL库牵涉的内容较多，本文拿HAL库中断处理来讲解，以及相关的回调函数。

HAL库中断处理机制

之前使用标准外设库开发时，中断程序（函数）由我们自己实现。

而HAL库的中断处理函数是按照HAL处理机制来实现，如USART1，统一由HAL_UART_IRQHandler来进行处理，如下图：

其它大部分外设（TIM、SPI、CAN...）中断都类似，HAL进行统一处理。

也就是说，HAL已经帮我们把中断处理函数写好了，我们只需要调用相应函数来编写应用程序就行了。

HAL_xxx_IRQHandler里面做了哪些处理？ 我们以STM32F1的HAL_UART_IRQHandler为例：

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)

{

   uint32_t isrflags   = READ_REG(huart->Instance->SR);

   uint32_t cr1its     = READ_REG(huart->Instance->CR1);

   uint32_t cr3its     = READ_REG(huart->Instance->CR3);

   uint32_t errorflags = 0x00U;

   uint32_t dmarequest = 0x00U;

  /* If no error occurs */

  errorflags = (isrflags & (uint32_t)(USART_SR_PE | USART_SR_FE | USART_SR_ORE | USART_SR_NE));

  if(errorflags == RESET)

  {

    /* UART in mode Receiver -------------------------------------------------*/

    if(((isrflags & USART_SR_RXNE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET))

    {

      UART_Receive_IT(huart);

      return;

    }

  }

  /* If some errors occur */

  if((errorflags != RESET) && (((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET) || ((cr1its & (USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_PEIE)) != RESET)))

  {

  /*

  ·

  ·删减了部分代码

  ·

  */

  } /* End if some error occurs */

  /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/

  if(((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))

  {

    UART_Transmit_IT(huart);

    return;

  }

  /* UART in mode Transmitter end --------------------------------------------*/

  if(((isrflags & USART_SR_TC) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TCIE) != RESET))

  {

    UART_EndTransmit_IT(huart);

    return;

  }

}

其实，大家认真看一下代码应该能明白，这些和我们编写的中断处理函数是不是有类似之处？

这是无非就是接收中断、发送中断、错误中断等一系列处理。只是这里又进行了再次封装，比如接收中断UART_Receive_IT。

当然，这个UART_Receive_IT接收中断实现方式又可能存在不同。像F0、F1...就是直接调用这个接收中断函数来进一步处理。

像L0、G0...是通过执行指针函数RxISR来进一步处理。G0的接收中断处理为：huart->RxISR(huart);

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)

{

  //删除了前面代码

  /* If no error occurs */

  errorflags = (isrflags & (uint32_t)(USART_ISR_PE | USART_ISR_FE | USART_ISR_ORE | USART_ISR_NE));

  if (errorflags == 0U)

  {

    /* UART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/

    if (((isrflags & USART_ISR_RXNE_RXFNE) != 0U)

        && (((cr1its & USART_CR1_RXNEIE_RXFNEIE) != 0U)

            || ((cr3its & USART_CR3_RXFTIE) != 0U)))

    {

      if (huart->RxISR != NULL)

      {

        huart->RxISR(huart);

      }

      return;

    }

  }

  //删除了后面代码

}

看了上面USART中断处理的函数，大家有没有得到什么启发？

其实，HAL库里面处理机制基本一致，只是实现方式上有所不同。

如果你摸清楚了HAL库基本原理，相信阅读HAL库，或者使用HAL库编写应用代码不是问题。

回调函数实现原理

在HAL库中存在大量类似HAL_XXX_XXXCallback这样的函数，这些都是回调函数。

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。

回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进行响应。

---来自百度百科

HAL库中断处理使用了较多的回调函数，还是拿UART接收中断来举例说明。

初始化配置好UART中断接收，如果有中断请求，就会执行回调函数HAL_UART_RxCpltCallback。

看上面回调函数的定义，通过特定条件调用『回调函数』，这里触发的条件就是中断。

扩展说明

这里也简单说几点：

1.初学者想直接使用HAL不是不行，需要有一定C语言功底

针对大部分初学者来说，是不建议直接上手HAL。但是，有部分C功底较好的，还是建议直接上手。

2.学HAL，建议参看官网例程

很多人不知道如何找资源，我不止一次强调，官方的才是最好。在HAL库中Projects目录下就有很多例程Examples。

3.我们追求效率，可以HAL库源码

如果你想修改HAL库源码，允许修改少部分。如果要大量修改，还是别折腾了。

4.实际项目需做一定修改

STM32CubeMX仅仅是生成初始化代码和工程，你实际项目中一般都有自己的软件架构。

特别是项目越大，软件架构就需要更加规范。

比如：生成的gpio.c文件名，你需要修改成bsp_gpio.c.

再比如：函数MX_USART2_UART_Init改成MX_DEBUG_UART_Init.