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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。

1 {0 H/ X3 I" f* P
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。
- I4 [0 g/ }( F1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。
; L6 }. t7 K, }3 x8 H9 [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。/ d! J. t; B; \9 }# X9 a
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。. Q7 ~9 h0 H1 [1 O
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。7 k! l, _9 w  ]; h% J. n- \
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。6 h$ |8 d( }$ ?, N! B4 y3 h: s
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。8 \& B1 a$ V2 L7 g
4 U, d! P/ B2 @8 t( I
比如读写IO口:
/ L2 l, f# D  W) N
  • __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);
  • }
  •   ^; J6 A0 u/ {6 E

$ Q8 ]$ o! ^# E9 K# c- Y5 B- W
( o  k) A9 y9 d2 f其中__STATIC_INLINE,就是静态、内联:
# m) V$ j2 T' e: q2 O; X0 x( R! i; C5 q' C8 i# P
  • #define __STATIC_INLINE  static __inline
    # f+ y4 h  _# A0 I

! o, y% M/ [. ^& w4 c) g! V( X; p1 d4 c+ p; B/ |/ T# {: g9 l
4 j8 J! M5 L/ z- f2 {
0 Z% a/ ]  q5 R- G/ M/ r3 ^9 _6 ^
3 \+ f3 x' Y! K! o& i: w+ [
而读写位的定义:

, a4 d1 y7 ^! e
微信图片_2025-12-19_160959_953.png
7 W' t9 M1 ?5 D  t1 w

2 S+ U3 ~5 a7 U& l
这里面的宏定义,在众多外设.h中都在调用。比如使能USART:- ]) U" o; q7 Y4 S
, x$ _/ J) n' r3 \( ]' H
LL库使能USART:
1 Z3 J' t0 |& O+ [
  • __STATIC_INLINE void LL_USART_Enable(USART_TypeDef *USARTx)
  • {
  •   SET_BIT(USARTx->CR1, USART_CR1_UE);
  • }
    ' V* w, O3 V1 v7 I+ b" r/ a
/ R& }4 E. a) N" [/ _" X
标准外设库使能USART:
$ J# _3 I: u% P
  • 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);
  •   }
  • }

  • % L$ L- {) H9 D4 c  U7 Y

! a. J" c- I- j1 Q$ {) |
8 p* r! j$ F$ t, `: `7 [0 G6 ?
通过对比,你会明显发现:LL库的执行效率更高。- R! m' j, s. _* L* J  |

5 l3 T0 C, f& [. x8 R- h7 j3 b- i. i3什么是内联函数?写到这里,就可能有读者会问:什么是内联函数?) V, w+ Z6 I% X+ f7 B8 g  v3 t- Q
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
; D) E9 s) u. d9 M& O
$ |2 u4 C2 x1 q  ~; r' u' W' C
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。
6 A0 f7 d7 K+ ]; S; z6 k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。
. d( b; N* R1 Y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。
; p, b, p+ H, {8 s" s* Y: t% Y3 ?1 n4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。
$ V3 @% u3 N! {$ s' ^  t
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。
: a( M) s8 j. K) t* s* H! i6 B
' B$ V& F# z2 L
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。
5 P2 L) E0 q9 F/ R9 L( P( K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?% R9 g  p9 M( ^: m" q4 A
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。
+ M' A$ o- Y9 b* ^
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