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STM32 LL为什么比HAL高效?

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flyingstar 发布时间:2025-12-19 16:13
STM32的标准外设库、HAL、LL软件库,都有很多巧妙之处值得大家借鉴。
. [; `( f0 `8 a( Q  I* ~, u
今天就给大家讲一讲STM32Cbue LL库中巧妙运用“静态内联”使代码更高效。4 s% E( X1 N, R9 x" i
1概 述有些应用要求MCU能高效处理,特别是跑一些算法时,对CPU执行效率要求较高。
6 V. @/ _, @3 C( {7 @* S网上有很多文章说STM32Cube HAL执行效率不高,代码量大等问题,导致很多还没有入门,或初学的读者就产生各种各样的疑惑。
, ~8 G' G5 e* _% ^1 V8 C; L9 g- h/ O
说实话,HAL相对标准外设库来说确实存在代码效率不高、代码量大灯这些问题,那么与之对应的STM32Cube LL恰好避免了这样的问题。
0 a* v, }5 }" O) H2LL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。, c  N0 r5 S- ~. b+ q( F7 {' u
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。  b' u2 b& ?' R7 T
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。/ N3 ?! v* R# }5 ?, R

4 `# G* m" l( q( ]
比如读写IO口:% l* x% `4 l6 J! Q
  • __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);
  • }
  • ; K" e+ c. h. G) c: F, A1 @# H- {7 I
7 v+ _6 }; q3 s) U6 o

1 ]0 ~' f, s! U7 C8 w- ^其中__STATIC_INLINE,就是静态、内联:9 g- U* K) r% S

3 D9 x- G. |! r; \% K
  • #define __STATIC_INLINE  static __inline
    2 x1 R& W! c+ q9 G: u. K- v
. C& i) R, `! w' _' l. `/ I" x; _' Q

: p" o5 O+ @, S1 y2 ~7 A: n

! {( x& \1 d; G9 T, o: d# J; K
/ }4 R+ L7 c# B0 T

; v( O) p; d' [' o# ?7 S3 m而读写位的定义:

7 w( W: F+ y# T) X: ]! e
微信图片_2025-12-19_160959_953.png
; B! g. b5 m& d  h  I

+ E2 {& L* u$ D' B. w# V) {$ G" e
这里面的宏定义,在众多外设.h中都在调用。比如使能USART:: \4 r+ E# [  {2 m' p
" d. l) V: G+ H) w% f$ P2 u
LL库使能USART:; n: U% U+ j' Q3 n' K
  • __STATIC_INLINE void LL_USART_Enable(USART_TypeDef *USARTx)
  • {
  •   SET_BIT(USARTx->CR1, USART_CR1_UE);
  • }$ B& x) e! W" |! A5 l1 d
! b9 Y$ E) G: c+ A. h
标准外设库使能USART:
$ l( |4 L+ B) e8 r
  • 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);
  •   }
  • }

  • 4 D5 R; |& k5 H+ V

) n% K1 m4 B7 b3 R! y( M" X* @+ A+ {- y! _$ I
通过对比,你会明显发现:LL库的执行效率更高。8 P( S+ P6 x, c

/ _. D& @! X+ x9 e. W3什么是内联函数?写到这里,就可能有读者会问:什么是内联函数?
. m* r8 A1 A1 p9 L+ R7 t
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
' \8 p4 ^/ p' B( E- o) c

9 C+ @: g/ ?0 d, Q& o
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。
8 X. C4 H. N0 O4 i' x8 `0 H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。
' @2 M7 H: {  |9 a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。
. T* V& h3 P! n: [! `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。8 {# {4 R! M1 e' m
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。6 G( b6 ]$ |8 ]2 v9 u
$ v9 }  O9 Z, G) o
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。) K- u/ \7 _( ~, U9 n
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?
( R" p% E0 t6 ]& Z9 I9 [
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。
# C! p, C8 j+ X
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