STM32 LL 为什么比 HAL 高效？

深度伪原创版本：

对于那些熟悉STM32的标准外设库、HAL以及LL软件库，并且欲借鉴其中的巧妙之处的读者来说，确实有许多值得学习的地方。

今天我将着重介绍STM32Cube LL库中巧妙运用了”静态内联”的技巧，帮助代码更高效地运行。

1. 概述

在某些应用中，MCU需要高效处理数据，特别是在执行一些复杂算法时，对CPU的执行效率有较高的要求。

在网上可以找到很多关于STM32Cube的HAL库执行效率不高、代码冗余等问题的文章，这导致许多初学者产生了各种疑问和困惑。

实际上，相对于标准外设库来说，HAL库确实存在一些代码效率不高和代码冗余的问题。然而，与HAL库相对应的STM32Cube LL库巧妙地避免了这些问题。

2LL能高效的原因

简单总结一下原因：巧妙运用C语言静态、内联函数直接操作寄存器。

当然，这是其中重要的原因，还有一些其它原因，这里暂不描述。

你会在LL库.h文件中发现大量类似，静态、内联函数直接读写寄存器的函数。

比如读写IO口：

__STATIC_INLINE uint32_t LL_GPIO_ReadOutputPort(GPIO_TypeDef *GPIOx)
{
  return (uint32_t)(READ_REG(GPIOx->ODR));
}

__STATIC_INLINE void LL_GPIO_SetOutputPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t PinMask)
{
  WRITE_REG(GPIOx->BSRR, (PinMask >> GPIO_PIN_MASK_POS) & 0x0000FFFFU);
}

其中**__STATIC_INLINE**，就是静态、内联：

#define __STATIC_INLINE  static __inline

而读写位的定义：

这里面的宏定义，在众多外设.h中都在调用。比如使能USART：

LL库使能USART：

__STATIC_INLINE void LL_USART_Enable(USART_TypeDef *USARTx)
{
  SET_BIT(USARTx->CR1, USART_CR1_UE);
}

标准外设库使能USART：

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));
  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));

  if (NewState != DISABLE)
  {
    /* Enable the selected USART by setting the UE bit in the CR1 register */
    USARTx->CR1 |= USART_CR1_UE;
  }
  else
  {
    /* Disable the selected USART by clearing the UE bit in the CR1 register */
    USARTx->CR1 &= (uint16_t)~((uint16_t)USART_CR1_UE);
  }
}

通过对比，你会明显发现：LL库的执行效率更高。

3什么是内联函数

写到这里，就可能有读者会问：什么是内联函数？

内联函数是一种编程语言结构，用来建议编译器对一些特殊函数进行内联扩展。

—来自百度百科

通常，程序执行时，处理器从内存中读取代码执行。当程序中调用一个函数时，程序跳到存储器中保存函数的位置，开始读取代码执行，执行完后再返回。

为了提高速度，C语言定义了inline函数，告诉编译器把函数代码在编译时直接拷贝到程序中，这样就不用执行时另外读取函数代码。

提示：

当内联函数很大时，会有相反的作用，因此一般比较小的函数才使用内联函数。

4软件框架思维

LL之所以高效，是因为它巧妙运用了一些C语言知识，没有太多封装，直接或间接对寄存器进行操作。

而能这样实现，归功于ST开发团队设计了这么一个中间层软件框架。

对于有大型项目开发经验的人来说，一个项目的框架对整个项目影响很大。

就好比你建一栋楼，如果楼层框架都没造好，你觉得这栋楼质量会好吗？

所以，这里就提到，我们编程时，特别项目较大，需要考虑一下软件框架，一个好的框架能让你你的项目达到事半功倍的效果。

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