【原】ARM Cortex-M处理器HAL库的初始化设计

感觉硬件是固定的，软件才是千变万化的。现在几乎全部的M系列芯片都是模仿了STM32系列的HAL库设计方式。

在对待这个MCU的初始化上面，我突然有了一点新的感悟。

其实我们MCU在硬件的层面来说是分为两个部分，一个是对应的外设，一个是外设之下更加基础的IP。比如时钟，中断，IO的映射。

STM32 的 HAL（Hardware Abstraction Layer） 库采用分层设计：HAL 层（HAL_UART_Init, HAL_I2C_Init, HAL_TIM_PWM_Init 等）

负责配置外设的寄存器，如波特率、时钟源、数据格式等。

MSP 层（MCU Support Package，即 HAL_xxx_MspInit）

负责外设相关的 硬件资源管理，包括：

1. GPIO 复用模式
2. （AF 模式）时钟管理
3. （RCC）中断优先级设置DMA 绑定（如 UART 使用 DMA）
   
   

这样可以让外设的逻辑初始化和硬件资源管理分开，提高代码的可维护性。

不同的 STM32 芯片上，相同的外设实例可能连接到不同的引脚。例如：USART1

1.  在 STM32F103 可能是 PA9/PA10USART1
2.  在 STM32F407 可能是 PB6/PB7
   
   

如果 HAL_UART_Init() 直接写死 GPIO 配置，移植到另一个芯片时，每次都要改外设的初始化代码，而分离 HAL_UART_MspInit() 后，只需要修改 MSP 层的 GPIO 配置即可。

STM32 HAL 库的设计理念是 外设驱动尽可能独立于硬件

所以我们的初始化其实就是这两个部分。

可以看到这就是外设的设置

接下来就是支持串口工作的更加底层的设置，HAL_UART_MspInit 函数是 STM32 HAL 库中的一个回调函数（Msp，即 MCU 支持包）。

它用于初始化 UART 硬件相关的资源，如 GPIO、时钟、DMA 和 NVIC（中断控制器）。

可以看到，里面其实只有串口的中断设置。

我们的GPIO就是和外界打交道的重要GATE，

从这个图也可见一斑，所以外设要和外面沟通也是需要这里切换和复用的，小封装的MCU就是IO少，复用功能也少，只能做单一的功能，

外设只是信号进来，至于电气层面的工作，还是要指定一下

这是IIC的

SPI的

那是不是必须一个外设都要这样的设置呢？不一定，有些就不需要。

ADC（模数转换器）：只需将引脚配置为 GPIO_MODE_ANALOG（HAL 库会自动配置）（这里其实不对，应该是浮空输入的高阻模式）

DAC（数模转换器）：输出引脚通常配置为 GPIO_MODE_ANALOG

内部定时器（TIM）

1. 如果是基本定时器（如 TIM6、TIM7），不需要 GPIO 配置
2. 但如果是 PWM 输出（如 TIM1、TIM2），需要配置 PWM 引脚为 GPIO_MODE_AF_PP
   
   

RTC（实时时钟）

1. 直接使用内部时钟，不需要 GPIO 配置
2. 但如果使用外部时钟源（LSE/LSI），则相关引脚可能需要配置
   
   

内部 Flash/EEPROM：访问存储器时不需要 GPIO 配置。

关键还是看这个外设对物理信号的要求。