在機器人控制器、電機控制器等領域的開發,需要高實時性、精細化控制或者對代碼執行效率、占用空間有較高要求。所以,大家常用的HAL庫明顯不符合要求。再加上,我們學習一門技術,一定要學會掌握底層的原理。MCU開發的底層就是寄存器。
總的來說,對于開發嵌入式多年的人來說,HAL庫的優勢基本都可以忽略了。
一、LL(Low-Layer)優勢
LL(Low-Layer)庫相比于HAL(Hardware Abstraction Layer) 庫,通常具有以下優勢:
代碼更精簡,執行效率更高
LL 庫提供了對寄存器的更直接的訪問方式,封裝更薄,函數調用層次相對更少。
由于函數調用和抽象層的減少,代碼占用空間和執行開銷都更低。
在對實時性要求較高的場景(例如電機高速控制、精密運動控制等),LL 庫的輕量特性能夠減少延時和抖動。
更高的可控性與靈活性
LL 庫保留了對硬件資源的精細化配置能力,你可以直接讀寫和配置外設寄存器,而不必依賴過多的中間層。
可以根據實際應用需求靈活地裁剪或修改驅動邏輯。例如需要更改某個寄存器位的默認配置時,LL 庫能夠更容易地實現。
適合自行編寫定制化的中斷服務函數、優化外設初始化流程等。
更有助于深入理解硬件底層
由于 LL 庫本質上非常貼近寄存器級別,開發者在使用過程中更容易學習并掌握 MCU 硬件外設的細節。
在調試和排錯時,更容易定位到外設寄存器層面,從而快速找到問題根源。
適合對啟動速度或內存占用敏感的項目
許多運動控制或者機器人項目都可能在資源比較受限的微控制器上運行,需要節省Flash、RAM以及啟動時間。
與 HAL 相比,LL 對內存占用和初始化開銷的控制更優。
二、HAL(Hardware Abstraction Layer)優勢
HAL (Hardware Abstraction Layer) 庫相比于 LL(Low-Layer)庫,通常具有以下優勢:
更高層次的抽象,易上手、易維護
HAL 封裝程度較高,通過函數與常用數據結構來抽象底層寄存器操作,讓開發者更關注應用邏輯而非寄存器細節。
相對更容易理解和使用,對初學者或項目周期較緊的團隊更友好。
通用性與可移植性更好
HAL 提供了一致的 API 接口,不同系列的 STM32 芯片上的外設驅動接口基本相同,使得移植到其他 STM32 芯片或升級項目時更方便。
對于需要支持多款 MCU 型號的項目,HAL 的通用接口能減少平臺遷移或維護的工作量。
開發生態與資料豐富
ST 官方提供了大量基于 HAL 的示例、參考代碼以及 Cube 生態工具(例如 STM32CubeMX),用戶能夠快速生成初始化代碼并進行配置。
社區或論壇中絕大多數示例和庫封裝都基于 HAL,遇到問題時便于快速查找解決方案。
封裝完整,功能覆蓋面廣
HAL 庫在外設功能上覆蓋全面,許多外設功能(如 USB、以太網、SD 卡、圖形庫等)都有對應的 HAL 驅動。
對于不追求極致性能或精簡度的場合,HAL 幾乎可以滿足所有常見應用需求。
可與中間件結合使用
ST 官方及第三方提供的眾多中間件(如 FreeRTOS、FatFS、TCP/IP 協議棧等)通常都基于 HAL 接口進行對接。
直接使用 HAL 可以與這些中間件更好地配合,減少額外封裝或接口轉換帶來的麻煩。
總的來說,多于開發嵌入式多年的人來說,HAL庫的優勢基本都可以忽略了。