前几年,由于STM32芯片供应不足,导致价格上涨,这促使许多公司和工程师选择了国产替代品。尽管STM32因供货短缺而引起了一些人的不满,但不可否认,它在许多方面仍值得我们学习和借鉴。
以STM32的标准外设库、HAL(Hardware Abstraction Layer)、LL(Low-Level)软件库为例,它们都有许多巧妙之处值得我们学习。
今天我想分享的是STM32Cube LL库中巧妙运用了“静态内联”技术以提高代码效率。
概述
在某些应用中,MCU需要高效处理数据,尤其是在运行一些算法时,对CPU的执行效率要求较高。
有许多关于STM32Cube HAL执行效率不佳、代码量过大等问题的讨论在网络上广泛存在,这让许多刚接触或初学者感到困惑。
坦率地说,与标准外设库相比,HAL确实存在着代码效率不高、代码量过大等问题,而与之对应的STM32Cube LL库正好避免了这些问题。
LL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:
![image-20240331215556241](https://lxlinux.superbed.verylink.top/item/66096b9d9f345e8d03f9fd28.png)
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。
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。
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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