STM32 之 HAL库、标准外设库、LL库

STM32 Embedded Software

工作以来一直使用ST的STM32系列芯片，ST为开发者提供了非常方便的开发库。到目前为止，有标准外设库(STD库)、HAL库、LL库 三种。前两者都是常用的库，后面的LL库是ST最近才添加，随HAL源码包一起提供，目前支持的芯片也偏少。各库如下所示：

其中，STD库和HAL库两者相互独立，互不兼容。几种库的比较如下：

目前几种库对不同芯片的支持情况如下：

上图中，LL库目前有部分芯片不支持，官方计划2017年逐步完善。

STM32Snippets

它是代码示例的集合，直接基于STM32外设寄存器，可在文档和软件包中使用。由于处在最底层，因此需要开发者直接操作外设寄存器，对开发者要求比较高，通常针对于对汇编程序比较了解的资深嵌入式工程师！

注意：

目前只在STM32F0和L0系列中有提供

代码在不同ST芯片间没有可移植性

标准外设库（Standard Peripheral Libraries）

标准外设库（Standard Peripherals Library）是对STM32芯片的一个完整的封装，包括所有标准器件外设的器件驱动器。这应该是目前使用最多的ST库。几乎全部使用C语言实现。但是，标准外设库也是针对某一系列芯片而言的，没有可移植性。

相对于HAL库，标准外设库仍然接近于寄存器操作，主要就是将一些基本的寄存器操作封装成了C函数。开发者需要关注所使用的外设是在哪个总线之上，具体寄存器的配置等底层信息。

注意：不支持从STM32 L0，L4和F7开始的之后的STM32系列芯片

ST为各系列提供的标准外设库稍微有些区别。例如，STM32F1x的库和STM32F3x的库在文件结构上就有些不同，此外，在内部的实现上也稍微有些区别，这个在具体使用（移植）时，需要注意一下！但是，不同系列之间的差别并不是很大，而且在设计上是相同的。STM32的标准外设库涵盖以下3个抽象级别：

包含位，位域和寄存器在内的完整的寄存器地址映射

涵盖所有外围功能（具有公共API的驱动器）的例程和数据结构的集合。

一组包含所有可用外设的示例，其中包含最常用的开发工具的模板项目。

关于更详细的信息，可以参考ST的官方文档，文档中对于标准外设库函数命名、文件结构等都有详细的说明。

STM32Cube

ST为新的标准库注册了一个新商标：STMCube™。并且，ST专门为其开发了配套的桌面软件STMCubeMX，开发者可以直接使用该软件进行可视化配置，大大节省开发时间。

这其中就包含了HAL库和最近新增的LL库。如下图：

从上图不难看出，LL库和HAL库两者相互独立，只不过LL库更底层。而且，部分HAL库会调用LL库（例如：USB驱动）。同样，LL库也会调用HAL库

用户可以使用STMCubeMX直接生成对应芯片的整个项目（目前主流开发工具的项目基本全支持），STMCubeMX负责给整理各种需要的源码文件。

注意：

1. 个人感觉STMCubeMX生成的项目并不够简洁，源码的组织结构也并不是很好。

2. STMCubeMX在生产项目时，可以选择使用HAL库或者LL库。但是部分组件的HAL库会调用LL库

HAL库

HAL是Hardware Abstraction Layer的缩写，中文名：硬件抽象层。HAL库是ST为STM32最新推出的抽象层嵌入式软件，可以更好的确保跨STM32产品的最大可移植性。该库提供了一整套一致的中间件组件，如RTOS，USB，TCP / IP和图形等。

HAL库是基于一个非限制性的BSD许可协议（Berkeley Software Distribution）而发布的开源代码。 ST制作的中间件堆栈（USB主机和设备库，STemWin）带有允许轻松重用的许可模式， 只要是在ST公司的MCU 芯片上使用，库中的中间件(USB 主机/设备库,STemWin)协议栈即被允许随便修改，并可以反复使用。至于基于其它著名的开源解决方案商的中间件（FreeRTOS，FatFs，LwIP和PolarSSL）也都具有友好的用户许可条款。

可以说HAL库就是用来取代之前的标准外设库的。相比标准外设库，STM32Cube HAL库表现出更高的抽象整合水平，HAL API集中关注各外设的公共函数功能，这样便于定义一套通用的用户友好的API函数接口，从而可以轻松实现从一个STM32产品移植到另一个不同的STM32系列产品。HAL库是ST未来主推的库，从前年开始ST新出的芯片已经没有STD库了，比如F7系列。目前，HAL库已经支持STM32全线产品。

使用HAL库编程，最好尽量符合HAL库编程的整体架构。关于HAL库的详细介绍，可以参考后文 STM32 HAL库详解 及 手动移植

LL库

LL库（Low Layer）是ST最近新增的库，与HAL捆绑发布，文档也是和HAL文档在一起的，比如：在STM32F3x的HAL库说明文档中，ST新增了LL库这一章节，但是在F2x的HAL文档中就没有。

LL库更接近硬件层，对需要复杂上层协议栈的外设不适用，直接操作寄存器。其支持所有外设。使用方法：

独立使用，该库完全独立实现，可以完全抛开HAL库，只用LL库编程完成。在使用STM32CubeMX生成项目时，直接选LL库即可。如果使用了复杂的外设，例如USB，则会调用HAL库

混合使用，和HAL库结合使用。

LL库文件的命名方式和HAL库基本相同。个人感觉，LL库就是原来的标准外设库移植到Cube下的新的实现。因为使用LL库编程和使用标准