10. 初识HAL固件库

本章参考资料:《STM32H743xx参考手册》、《STM32 H743x规格书》、《Cortex-M3权威指南》, STM32 HAL库帮助文档:《STM32H753xx_User_Manual.chm》。

在上一章中,我们构建了几个控制GPIO外设的函数,算是实现了函数库的雏形,但GPIO还有很多功能函数我们没有实现,而且STM32芯片不仅仅只有GPIO这一个外设。 如果我们想要亲自完成这个函数库,工作量是非常巨大的。ST公司提供的HAL软件库,包含了STM32芯片所有寄存器的控制操作,我们直接学习如何使用ST的HAL库,会极大地方便控制STM32芯片。

10.1. CMSIS标准及库层次关系

因为基于Cortex系列芯片采用的内核都是相同的,区别主要为核外的片上外设的差异,这些差异却导致软件在同内核,不同外设的芯片上移植困难。 为了解决不同的芯片厂商生产的Cortex微控制器软件的兼容性问题,ARM与芯片厂商建立了CMSIS标准(Cortex MicroControllerSoftware Interface Standard)。

所谓CMSIS标准,实际是新建了一个软件抽象层。见图 CMSIS架构

CMSIS架构

CMSIS标准中最主要的为CMSIS核心层,它包括了:

  • 内核函数层:其中包含用于访问内核寄存器的名称、地址定义,主要由ARM公司提供。

  • 设备外设访问层:提供了片上的核外外设的地址和中断定义,主要由芯片生产商提供。

可见CMSIS层位于硬件层与操作系统或用户层之间,提供了与芯片生产商无关的硬件抽象层,可以为接口外设、实时操作系统提供简单的处理器软件接口, 屏蔽了硬件差异,这对软件的移植是有极大的好处的。STM32的库,就是按照CMSIS标准建立的。

10.1.1. 库目录、文件简介

STM32 HAL库可以从官网获得,也可以直接从本书的配套资料得到。本书讲解的例程全部采用1.5.0库文件。以下内容请大家打开STM32 HAL库文件配合阅读。

解压库文件后进入其目录:

“STM32Cube_FW_H7_V1.5.0”

软件库各文件夹的内容说明见图 STM32HAL库

STM32HAL库
  • Documentation:文件夹下是HAL库帮助文档,主要讲述如何使用驱动库来编写自己的应用程序。说得形象一点就是告诉我们:ST公司已经为你写好了每个外设的驱动了, 想知道如何运用这些例子就来向我求救吧。不幸的是,这个帮助文档是英文的,这对很多英文不好的朋友来说是一个很大的障碍。但这里要告诉大家, 英文仅仅是一种工具,绝对不能让它成为我们学习的障碍。其实这些英文还是很简单的,我们需要的是拿下它的勇气。

  • Drivers:文件夹下是官方的CMSISI库,HAL库,板载外设驱动。

  • Middlewares:中间件,包含ST官方的STemWin、 STM32_Audio、STM32_USB_Device_Library、STM32_USB_Host_Library;也有第三方的fatfs文件系统等等。

  • Project :文件夹下是用驱动库写的针对官方发行demo板的例子和工程模板。

  • Utilities:实用的公用组件比如LCD_LOG实用液晶打印调试信息。

  • Release_Note.html::库的版本更新说明。

在使用库开发时,我们需要把Drivers目录下的CMSIS、STM32H7xx_HAL_Driver内核与外设的库文件添加到工程中,并查阅库帮助文档来了解ST提供的库函数, 这个文档说明了每一个库函数的使用方法。

先看看CMSIS文件夹。

STM32Cube_FW_H7_V1.5.0\Drivers\CMSIS\文件夹下内容见图 CMSIS文件夹内容

CMSIS文件夹内容

其中Device与Include中的文件是我们使用得最多的,先讲解这两个文件夹中的内容。

10.1.1.1. Include文件夹

在Include文件夹中包含了 的是位于CMSIS标准的核内设备函数层的Cortex-M核通用的头文件, 它们的作用是为那些采用Cortex-M核设计SOC的芯片商设计的芯片外设提供一个进入内核的接口,定义了一些内核相关的寄存器(类似我们前面写的stm32h7xx.h文件, 但定义的是内核部分的寄存器)。这些文件在其它公司的Cortex-M系列芯片也是相同的。至于这些功能是怎样用源码实现的,可以不用管它, 只需把这些文件加进我们的工程文件即可,有兴趣的朋友可以深究,关于内核的寄存器说明, 需要查阅《cortex_m7_Technical ReferenceManual》及《Cortex®-M7内核编程手册》文档,《STM32H743xx参考手册》只包含片上外设说明,不包含内核寄存器。

我们写STM32H7的工程,必须用到其中的四个文件:core_cm7.h、core_cmFunc.h、corecmInstr.h、core_cmSimd.h,其它的文件是属于其它内核的,还有几个文件是DSP函数库使用的头文件。

core_cm7.c文件有一些与编译器相关条件编译语句,用于屏蔽不同编译器的差异。里面包含了一些跟编译器相关的信息,如:“__CC_ARM ”(本书采用的RVMDK、KEIL), “__GNUC__ ”(GNU编译器)、“ICC Compiler”(IAR编译器)。这些不同的编译器对于C嵌入汇编或内联函数关键字的语法不一样,这段代码统一使用“__ASM、__INLINE”宏来定义, 而在不同的编译器下,宏自动更改到相应的值,实现了差异屏蔽,见 代码清单:HAL-1

代码清单:HAL-1:core_cm7.c文件中对编译器差异的屏蔽
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#if   defined ( __CC_ARM )
#define __ASM            __asm     /*!< asm keyword for ARM Compiler */
#define __INLINE         __inline  /*!< inline keyword for ARM Compiler*/
#define __STATIC_INLINE  static __inline

#elif defined ( __GNUC__ )
#define __ASM            __asm  /*!< asm keyword for GNU Compiler */
#define __INLINE         inline /*!< inline keyword for GNU Compiler */
#define __STATIC_INLINE  static inline

#elif defined ( __ICCARM__ )
#define __ASM            __asm  /*!< asm keyword for IAR Compiler */
/*!< inline keyword for IAR Compiler. */
#define __STATIC_INLINE  static inline
#define __INLINE         inline

#elif defined ( __TMS470__ )
#define __ASM            __asm  /*!< asm keyword for TI CCS Compiler */
#define __STATIC_INLINE  static inline

#elif defined ( __TASKING__ )
#define __ASM            __asm /*!< asm keyword for TASKING Compiler */
#define __INLINE         inline /*!< inline keyword for TASKING Compiler

#define __STATIC_INLINE  static inline

#elif defined ( __CSMC__ )
#define __packed
#define __ASM            _asm /*!< asm keyword for COSMIC Compiler */
/*use -pc99 on compile line !< inline keyword for COSMIC Compiler   */
#define __INLINE         inline
#define __STATIC_INLINE  static inline

#endif

较重要的是在core_cm7.c文件中包含了“stdint.h” 这个头文件,这是一个ANSI C 文件,是独立于处理器之外的,就像我们熟知的C语言头文件 “stdio.h” 文件一样。 位于RVMDK这个软件的安装目录下,主要作用是提供一些类型定义。见 代码清单:HAL-2

代码清单:HAL-2:stdint.c文件中的类型定义
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/* exact-width signed integer types */
typedef   signed          char int8_t;
typedef   signed short     int int16_t;
typedef   signed           int int32_t;
typedef   signed       __int64 int64_t;

/* exact-width unsigned integer types */
typedef unsigned          char uint8_t;
typedef unsigned short     int uint16_t;
typedef unsigned           int uint32_t;
typedef unsigned       __int64 uint64_t;

这些新类型定义屏蔽了在不同芯片平台时,出现的诸如int的大小是16位,还是32位的差异。所以在我们以后的程序中,都将使用新类型如uint8_t 、uint16_t等。

在稍旧版的程序中还经常会出现如u8、u16、u32这样的类型,分别表示的无符号的8位、16位、32位整型。初学者碰到这样的旧类型感觉一头雾水, 它们定义的位置在Stm32h7xx.h文件中。建议在以后的新程序中尽量使用uint8_t 、uint16_t类型的定义。

core_cm7.c跟启动文件一样都是底层文件,都是由ARM公司提供的,遵守CMSIS标准,即所有CM7芯片的库都带有这个文件,这样软件在不同的CM7芯片的移植工作就得以简化。

10.1.1.2. Device文件夹

在Device文件夹下的是具体芯片直接相关的文件,包含启动文件、芯片外设寄存器定义、系统时钟初始化功能的一些文件,这是由ST公司提供的。

  • system_stm32h7xx.c文件

文件目录:\ Drivers \CMSIS\Device\ST\ STM32H7xx\Source\Templates

这个文件包含了STM32芯片上电后初始化系统时钟、扩展外部存储器用的函数,例如我们前两章提到供启动文件调用的“SystemInit”函数, 用于上电后初始化时钟,该函数的定义就存储在system_stm32h7xx.c文件。STM32H743系列的芯片,调用库的这个SystemInit函数后, 会对RCC的部分寄存器值进行初始化,在主函数中调用SystemClock_Config函数可以将系统时钟设置为480M。

  • 启动文件

文件目录:\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32H7xx\Source\Templates

在这个目录下,还有很多文件夹,如“ARM”、“gcc”、“iar”等,这些文件夹下包含了对应编译平台的汇编启动文件,在实际使用时要根据编译平台来选择。 我们使用的MDK启动文件在“ARM”文件夹中。其中的“startup_stm32H743xx.s”即为STM32H743芯片的启动文件,前面两章工程中使用的启动文件就是从这里复制过去的。 如果使用其它型号的芯片,要在此处选择对应的启动文件,如STM32H743型号使用“startup_stm32H743xx.s”文件。

  • stm32h7xx.h文件

文件目录:\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32H7xx\Include

stm32h7xx.h 这个文件非常重要,是一个STM32芯片底层相关的文件。它是我们前两章自己定义的“stm32h7xx.h”文件的完整版, 包含了STM32中所有的外设寄存器地址和结构体类型定义,在使用到STM32 HAL库的地方都要包含这个头文件。

CMSIS文件夹中的主要内容就是这样,接下来我们看看STM32H7xx_HAL_Driver文件夹。

10.1.1.3. STM32H7xx_HAL_Driver文件夹

文件目录:Drivers\STM32H7xx_HAL_Driver

进入Drivers目录下的STM32H7xx_HAL_Driver文件夹,见图 外设驱动

外设驱动

STM32H7xx_HAL_Driver文件夹下有inc(include的缩写)跟src(source的简写)这两个文件夹,这里的文件属于CMSIS之外的的、 芯片片上外设部分。src里面是每个设备外设的驱动源程序,inc则是相对应的外设头文件。src及inc文件夹是ST的HAL库的主要内容, 甚至不少人直接认为ST的HAL库就是指这些文件,可见其重要性。

在src 和inc文件夹里的就是ST公司针对每个STM32外设而编写的库函数文件,每个外设对应一个 *.c和 *.h后缀的文件。 我们把这类外设文件统称为:stm32h7xx_hal_ppp.c或stm32h7xx_hal_ppp.h文件,PPP表示外设名称。 如在上一章中我们自建的stm32h7xx_hal_gpio.c及stm32h7xx_hal_gpio.h文件,就属于这一类。

如针对模数转换(ADC)外设,在src文件夹下有一个stm32h7xx_hal_adc.c源文件,在inc文件夹下有一个stm32h7xx_hal_adc.h头文件, 若我们开发的工程中用到了STM32内部的ADC,则至少要把这两个文件包含到工程里。见图 驱动的源文件及头文件

驱动的源文件及头文件

10.1.1.4. stm32h7xx_it.c、 stm32h7xx_hal_conf.h文件

文件目录:STM32Cube_FW_H7_V1.5.0\Projects\ NUCLEO-H743ZITemplates

在这个文件目录下,存放了官方的一个库工程模板,我们在用库建立一个完整的工程时, 还需要添加这个目录下src文件夹中stm32h7xx_it.c和inc文件夹中和inc文件夹中stm32h7xx_it.h、stm32h7xx_hal_conf.h这三个文件。

stm32h7xx_it.c:这个文件是专门用来编写中断服务函数的,在我们修改前,这个文件已经定义了一些系统异常(特殊中断)的接口, 其它普通中断服务函数由我们自己添加。但是我们怎么知道这些中断服务函数的接口如何写?是不是可以自定义呢?答案当然不是的, 这些都有可以在汇编启动文件中找到,在学习中断和启动文件的时候我们会详细介绍

stm32h7xx_hal_conf.h:这个文件被包含进stm32h7xx.h文件。ST标准库支持所有STM32H7型号的芯片,但有的型号芯片外设功能比较多, 所以使用这个配置文件根据芯片型号增减ST库的外设文件。见 代码清单:HAL-3。

代码清单:HAL-3 stm32h7xx_hal_conf.h文件配置软件库
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/* #define HAL_ADC_MODULE_ENABLED   */
/* #define HAL_FDCAN_MODULE_ENABLED   */
/* #define HAL_CEC_MODULE_ENABLED   */
/* #define HAL_COMP_MODULE_ENABLED   */
/* #define HAL_CRC_MODULE_ENABLED   */
/*省略部分代码*/
#define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED
#define HAL_DMA_MODULE_ENABLED
#define HAL_MDMA_MODULE_ENABLED
#define HAL_RCC_MODULE_ENABLED
#define HAL_FLASH_MODULE_ENABLED
#define HAL_PWR_MODULE_ENABLED
#define HAL_I2C_MODULE_ENABLED
#define HAL_CORTEX_MODULE_ENABLED
#define HAL_HSEM_MODULE_ENABLED

stm32h7xx_hal_conf.h这个文件还可配置是否使用“断言”编译选项,见 代码清单:HAL-4

代码清单:HAL-4 断言配置
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#ifdef  USE_FULL_ASSERT

/**
* @brief  The assert_param macro is used for  parameters check.
* @param  expr: If expr is false, it calls assert_failed function
*   which reports the name of the source file and the source
*   line number of the call that failed.
*   If expr is true, it returns no value.
* @retval None
*/
#define assert_param(expr) ((expr) ? (void)0 : assert_failed((uint8_t
*)__FILE__, __LINE__))
/* Exported functions ---------------------------------- */
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line);
#else
#define assert_param(expr) ((void)0)
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

在ST的HAL库函数中,一般会包含输入参数检查,即上述代码中的“assert_param”宏,当参数不符合要求时,会调用“assert_failed”函数,这个函数默认是空的。

实际开发中使用断言时,先通过定义USE_FULL_ASSERT宏来使能断言,然后定义“assert_failed”函数,通常我们会让它调用printf函数输出错误说明。 使能断言后,程序运行时会检查函数的输入参数,当软件经过测试,可发布时,会取消USE_FULL_ASSERT宏来去掉断言功能,使程序全速运行。

10.1.2. 库各文件间的关系

前面向大家简单介绍了各个库文件的作用,库文件是直接包含进工程即可,丝毫不用修改,而有的文件就要我们在使用的时候根据具体的需要进行配置。 接下来从整体上把握一下各个文件在库工程中的层次或关系,这些文件对应到CMSIS标准架构上。见图 库各文件关系

库各文件关系

库各文件关系 描述了STM32库各文件之间的调用关系,这个图省略了DSP核和实时系统层部分的文件关系。在实际的使用库开发工程的过程中, 我们把位于CMSIS层的文件包含进工程,除了特殊系统时钟需要修改system_stm32h7xx.c,其它文件丝毫不用修改,也不建议修改。

对于位于用户层的几个文件,就是我们在使用库的时候,针对不同的应用对库文件进行增删(用条件编译的方法增删)和改动的文件。

10.2. 使用帮助文档

我坚信,授之以鱼不如授之以渔。官方资料是所有关于STM32知识的源头,所以在本小节介绍如何使用官方资料。官方的帮助手册,是最好的教程, 几乎包含了所有在开发过程中遇到的问题。这些资料已整理到了本书附录资料中。

10.2.1. 常用官方资料

  • 《STM32H743参考手册》

这个文件全方位介绍了STM32芯片的各种片上外设,它把STM32的时钟、存储器架构、及各种外设、寄存器都描述得清清楚楚。当我们对STM32的外设感到困惑时, 可查阅这个文档。以直接配置寄存器方式开发的话,查阅这个文档寄存器部分的频率会相当高,但这样效率太低了。

  • 《stm32h743xI规格书》

本文档相当于STM32的datasheet,包含了STM32芯片所有的引脚功能说明及存储器架构、芯片外设架构说明。后面我们使用STM32其它外设时, 常常需要查找这个手册,了解外设对应到STM32的哪个GPIO引脚。

  • 《Cortex®-M7内核编程手册》

本文档由ST公司提供,主要讲解STM32内核寄存器相关的说明,例如系统定时器、中断等寄存器。这部分的内容是《STM32H7xxx参考手册》没涉及到的内核部分的补充。 相对来说,本文档虽然介绍了内核寄存器,但不如以下两个文档详细,要了解内核时,可作为以下两个手册的配合资料使用。

  • 《Cortex-M3权威指南》、《cortex_m7_Technical Reference Manual》。

这两个手册是由ARM公司提供的,它详细讲解了Cortex内核的架构和特性,要深入了解Cortex-M内核,这是首选,经典中的经典, 其中Cortex-M3版本有中文版,方便学习。因为Cortex-M7内核与Cortex-M3内核大部分相同,可用它来学习,而Cortex-M7新增的特性, 则必须参考《cortex_m7_Technical Reference Manual》文档了,目前只有英文版。

  • 《STM32H753xx_User_Manual.chm》

这个就是本章提到的库的帮助文档,在使用库函数时,我们最好通过查阅此文件来了解HAL库提供了哪些外设、 函数原型或库函数的调用的方法。也可以直接阅读源码里面的函数的函数说明。

10.2.2. 初识库函数

所谓库函数,就是STM32的库文件中为我们编写好的函数接口,我们只要调用这些库函数,就可以对STM32进行配置,达到控制目的。 我们可以不知道库函数是如何实现的,但我们调用函数必须要知道函数的功能、可传入的参数及其意义、和函数的返回值。

于是,有读者就问那么多函数我怎么记呀?我的回答是:会查就行了,哪个人记得了那么多。所以我们学会查阅库帮助文档是很有必要的。

打开库帮助文档《STM32H753xx_User_Manual.chm》见图 库帮助文档

库帮助文档

层层打开文档的目录标签:

标签目录:Modules\STM32H7xx_HAL_Driver

可看到STM32H7xx_HAL_Driver标签下有很多外设驱动文件的名字HAL、ADC、BKP、CAN等标签。

我们试着查看GPIO的“位设置函数GPIO_SetBits”看看,打开标签:

标签目录:Modules\STM32H4xx_StdPeriph_Driver\GPIO\GPIO Exported Functions\IO operation functions\HAL_GPIO_WritePin, 见图 库帮助文档的函数说明

库帮助文档的函数说明

利用这个文档,我们即使没有去看它的具体源代码,也知道要怎么利用它了。

如HAL_GPIO_WritePin,函数的原型为void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)。 它的功能是:输入一个类型为GPIO_TypeDef的指针GPIOx参数,选定要控制的GPIO端口;输入GPIO_PIN_x宏,其中x指端口的引脚号, 指定要控制的引脚;输入GPIO_PIN_RESET或者GPIO_PIN_SET设置IO口的电平高低。

其中输入的参数 GPIOx为ST的HAL库中定义的自定义数据类型,这两个传入参数均为结构体指针。初学时,我们并不知道如GPIO_TypeDef这样的类型是什么意思, 可以点击函数原型中带下划线的 GPIO_TypeDef 就可以查看这个类型的声明了。

就这样初步了解了一下库函数,读者就可以发现STM32的库是写得很优美的。每个函数和数据类型都符合见名知义的原则,当然,这样的名称写起来特别长, 而且对于我们来说要输入这么长的英文,很容易出错,所以在开发软件的时候,在用到库函数的地方,直接把库帮助文档中的函数名称复制粘贴到工程文件就可以了。 而且,配合MDK软件的代码自动补全功能,可以减少输入量。

有的用户觉得使用库文档麻烦,也可以直接查阅STM32 HAL库的源码,库帮助文档的说明都是根据源码生成的,所以直接看源码也可以了解函数功能。

下面我们以USART为例,介绍一下HAL的外设结构体。请读者注意,由于我们使用USART/UART这个外设, 需要把包含串口外设的宏定义打开,见 代码清单:HAL-5 串口外设头文件宏定义。

代码清单:HAL-5 串口外设头文件宏定义(stm32h7xx_hal_conf.h文件)
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#define HAL_UART_MODULE_ENABLED
#define HAL_USART_MODULE_ENABLED

关于外设的初始化结构体有两个,一个是xxx_HandleTypeDef(xxx为某一个外设,例如USART_HandleTypeDef),称为外设管理结构体,其结构体成员如下:

(1) Instance:外设寄存器基地址指针,所有参数都是指定基地址后才能正确写入寄存器。所有外设的地址,STM32都已经为我们封装好了, 如 代码清单:HAL-6 外设寄存器基地址(以USART为例见文件stm32h743xx.h)。这是USART2、USART3、USART6的外设基地址。

代码清单:HAL-2 外设寄存器基地址(以USART为例见文件stm32h743xx.h)
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#define USART2              ((USART_TypeDef *) USART2_BASE)
#define USART3              ((USART_TypeDef *) USART3_BASE)
#define USART6              ((USART_TypeDef *) USART6_BASE)

(2) Init:外设的初始化结构体,一般都是用来配置外设的工作方式。 如串口的波特率,起始位、数据位、停止位的长度。

以上的两个结构体成员,是我们在初始化时,必须要进行配置的。

(3) pTxBuffPtr、TxXferSize、TxXferCount、pRxBuffPtr、RxXferSize、RxXferCount、Mask、State、ErrorCode:这些参数则不需要用户关心。 在调用HAL库函数的时候,会根据实际情况,进行赋值,如 代码清单:HAL-3 HAL库函数调用。

代码清单:HAL-7 HAL库函数调用(文件stm32h7xx_hal_usart.c)
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HAL_StatusTypeDef HAL_USART_Init(USART_HandleTypeDef *husart)
{
    if (husart == NULL) {
        return HAL_ERROR;
    }
    assert_param(IS_USART_INSTANCE(husart->Instance));
    if (husart->State == HAL_USART_STATE_RESET) {
        husart->Lock = HAL_UNLOCKED;
        HAL_USART_MspInit(husart);
    }
    husart->State = HAL_USART_STATE_BUSY;
    __HAL_USART_DISABLE(husart);
    if (USART_SetConfig(husart) == HAL_ERROR) {
        return HAL_ERROR;
    }
    CLEAR_BIT(husart->Instance->CR2, USART_CR2_LINEN);
    CLEAR_BIT(husart->Instance->CR3, (USART_CR3_SCEN | USART_CR3_HDSEL | USART_CR3_IREN));
    if (husart->Init.SlaveMode) {
        CLEAR_BIT(husart->Instance->CR2, USART_CR2_CLKEN);
    }
    __HAL_USART_ENABLE(husart);
    return (USART_CheckIdleState(husart));
}

上述代码的第11行,当外设处于工作状态时,则HAL库会将HAL_USART_STATE_BUSY赋给State。还有其他的状态值,如HAL_USART_STATE_RESET、 HAL_USART_STATE_READY、HAL_USART_STATE_ERROR等等。

(4) Lock:外设的锁资源。通常都在对外设配置前锁上进程锁,设置完毕后释放进程锁。 如 代码清单:HAL-7 HAL库函数调用的第8行代码。

  1. Hdmatx、hdmarx:负责与外设相关的DMA配置,如使用哪一个DMA,DMA的工作模式等等。用户可以通过该方式来配置相应的DMA传输。下面我们介绍另一种方式。

代码清单:HAL-8 DMA的相应配置
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void USART_DMA_Config(void)
{
    /*开启DMA时钟*/
    DEBUG_USART_DMA_CLK_ENABLE();

    DMA_Handle.Instance = DEBUG_USART_DMA_STREAM;
    /*配置usart1 tx对应dma*/
    DMA_Handle.Init.Request = DMA_REQUEST_USART1_TX;
    /*方向:从内存到外设*/
    DMA_Handle.Init.Direction= DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    /*外设地址不增*/
    DMA_Handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    /*内存地址自增*/
    DMA_Handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    /*外设数据单位*/
    DMA_Handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    /*内存数据单位 8bit*/
    DMA_Handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    /*DMA模式:不断循环*/
    DMA_Handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
    /*优先级:中*/
    DMA_Handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    /*禁用FIFO*/
    DMA_Handle.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    DMA_Handle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
    /*存储器突发传输 16个节拍*/
    DMA_Handle.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE;
    /*外设突发传输 1个节拍*/
    DMA_Handle.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE;
    /*配置DMA2的数据流7*/
//  /* Deinitialize the stream for new transfer */
    HAL_DMA_DeInit(&DMA_Handle);
    /* Configure the DMA stream */
    HAL_DMA_Init(&DMA_Handle);

    /* Associate the DMA handle */
    __HAL_LINKDMA(&UartHandle, hdmatx, DMA_Handle);

}

代码清单:HAL-8 DMA的相应配置中的第4~34行,都是有关于DMA的配置,具体结构体的变量可以参考DMA的章节。最后调用__HAL_LINKDMA函数, 实际上就是将DMA_Handle的配置,赋值给UartHandle的结构体成员hdmatx。

具体的内容,见 代码清单:HAL-9 外设管理结构体的结构体成员。

代码清单:HAL-9 外设管理结构体的结构体成员
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typedef struct {
    USART_TypeDef                 *Instance;
    USART_InitTypeDef             Init;
    uint8_t                       *pTxBuffPtr;
    uint16_t                      TxXferSize;
    __IO uint16_t                 TxXferCount;
    uint8_t                       *pRxBuffPtr;
    uint16_t                      RxXferSize;
    __IO uint16_t                 RxXferCount;
    uint16_t                      Mask;
    DMA_HandleTypeDef             *hdmatx;
    DMA_HandleTypeDef             *hdmarx;
    HAL_LockTypeDef               Lock;
    __IO HAL_USART_StateTypeDef   State;
    __IO uint32_t                 ErrorCode;
} USART_HandleTypeDef;

串口外设的中断服务函数,见 代码清单:HAL-10 HAL的串口中断服务函数。

代码清单:HAL-10 HAL的串口中断服务函数
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void HAL_USART_IRQHandler(USART_HandleTypeDef *husart);
void HAL_USART_TxHalfCpltCallback(USART_HandleTypeDef *husart);
void HAL_USART_TxCpltCallback(USART_HandleTypeDef *husart);
void HAL_USART_RxCpltCallback(USART_HandleTypeDef *husart);
void HAL_USART_RxHalfCpltCallback(USART_HandleTypeDef *husart);
void HAL_USART_TxRxCpltCallback(USART_HandleTypeDef *husart);
void HAL_USART_ErrorCallback(USART_HandleTypeDef *husart);
void HAL_USART_AbortCpltCallback (USART_HandleTypeDef *husart);

代码清单:HAL-10 HAL的串口中断服务函数中的第1行,是HAL库封装的外设中断服务函数,当用户使用该外设的中断时,需要在stm32h7xx_it.c文件中调用该函数。 具体内容见 代码清单:HAL-11 HAL_USART_IRQHandler函数(文件stm32h7xx_hal_usart.c)。该函数主要检测不同的外设标志位,根据不同的标志位, 调用不同的回调函数。例如当USART_FLAG_TXE为1时,则会调用HAL_USART_TxCpltCallback这个函数。HAL_USART_TxCpltCallback函数默认是一个空函数, 见 代码清单:HAL-11 HAL_USART_IRQHandler函数(文件stm32h7xx_hal_usart.c)。

代码清单:HAL-11 HAL_USART_IRQHandler函数(文件stm32h7xx_hal_usart.c)
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void HAL_USART_IRQHandler(USART_HandleTypeDef *husart)
{
    uint32_t isrflags   = READ_REG(husart->Instance->ISR);
    uint32_t cr1its     = READ_REG(husart->Instance->CR1);
    uint32_t cr3its     = READ_REG(husart->Instance->CR3);
    uint32_t errorflags;

    /* If no error occurs */
    errorflags = (isrflags & (uint32_t)(USART_ISR_PE | USART_ISR_FE | USART_ISR_ORE | USART_ISR_NE | USART_ISR_UDR));
    if (errorflags == RESET) {
        /* USART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/
        if (((isrflags & USART_ISR_RXNE) != RESET)
            && (((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET) || ((cr3its & USART_CR3_RXFTIE) != RESET))) {
            if (husart->State == HAL_USART_STATE_BUSY_RX) {
                USART_Receive_IT(husart);
            } else {
                USART_TransmitReceive_IT(husart);
            }
            return;
        }
    }
    /* 省略部分代码*/


    /* USART TX FIFO Empty  -----------------------------------------------------*/
    if (((isrflags & USART_ISR_TXFE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXFEIE) != RESET)) {
        CLEAR_BIT(husart->Instance->CR1, USART_CR1_TXFEIE);
    }
代码清单:HAL-12 HAL_USART_TxCpltCallback函数
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/**
* @brief Tx Transfer completed callback.
* @param husart: USART handle.
* @retval None
*/
__weak void HAL_USART_TxCpltCallback(USART_HandleTypeDef *husart)
{
    /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
    UNUSED(husart);

    /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_USART_TxCpltCallback can be implemented in the user file.
    */
}

该函数是弱定义函数,用户可以自己重新定义一个回调函数HAL_USART_TxCpltCallback,来实现相应的操作。