STM32Cube HAL库中断处理机制，以及回调函数实现原理

最近我们注意到有相当数量的问题涉及到了STM32Cube HAL，这间接反映出了使用STM32CubeMX的开发者数量相对较大。因此，我们计划近期重点关注这方面的内容。

引言

众所周知，STM32CubeMX这一工具的目标之一是减少开发者在STM32底层驱动开发上所花费的时间，使他们能够更专注于应用代码的开发。

然而，需要注意的是，STM32CubeMX只是生成底层驱动的初始化代码。因此，我们还需要掌握一些知识，例如：如何调用HAL库函数接口、HAL库中断处理机制以及相关的回调函数。

HAL库涉及到的内容非常广泛，本文将重点介绍HAL库中断处理机制及相关的回调函数。

HAL库中断处理机制

在以前使用标准外设库开发时，我们需要自己实现中断处理函数。

然而，在HAL库中，中断处理函数是按照HAL处理机制实现的。例如，对于USART1外设，中断处理函数统一由HAL_UART_IRQHandler来处理，如下图所示：

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。

3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。

4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.

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