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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。

) Q6 R6 p* O2 ^
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。1 O! Y5 U3 N6 z: M* f& E' l
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。* i# ~0 G& w, H2 P  b
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。
5 O5 [( N% h+ H( s, E
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。9 I, u9 v) b  M5 T; T
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。: A5 f3 \' I5 h1 z/ Y3 E9 A
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。7 [: C$ j$ \) s$ y5 _6 b$ m9 ]$ W' C
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。
$ h3 b$ a& [8 r9 I6 G) b
2 c9 u' H8 j1 J8 N- n
比如读写IO口:# K* T$ j1 J( Q8 D, t
  • __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);
  • }
  • ( U4 J) |( O: x: Z( u* c. H
3 z- q" Y, E0 V8 Y3 D! I+ |

, c2 i8 i% |2 ]  _# z, k$ A其中__STATIC_INLINE,就是静态、内联:6 Q8 ^1 A1 F9 d8 g& Y' r0 l' }" v

7 o" {' x# E3 s1 w! r7 m& Y
  • #define __STATIC_INLINE  static __inline2 N0 F3 A- N8 W% T

# M# Y0 E7 r3 |) V* P$ l) M, d$ g& U% U! k1 e3 y4 @( Q* n- S# s

6 v/ {0 H% o7 O6 m, {/ `; X. }8 A
- T1 @! ?4 `5 t+ G( K! ?0 K

  p" e2 O) ~; i9 _; o3 q而读写位的定义:
# ], P6 A. B9 e. R3 i, }& p
微信图片_2025-12-19_160959_953.png 3 j2 \% Z3 n. f) ?) I
) ]3 [7 H; `6 N) w8 h/ W+ e9 k
这里面的宏定义,在众多外设.h中都在调用。比如使能USART:
3 g$ C  S: {, e/ V* X

& U+ }7 o+ g! K, GLL库使能USART:# \& @/ P# O/ J
  • __STATIC_INLINE void LL_USART_Enable(USART_TypeDef *USARTx)
  • {
  •   SET_BIT(USARTx->CR1, USART_CR1_UE);
  • }
    1 V1 h1 |( n- B9 z7 u' T% r/ t" W3 V

9 h( R0 H7 i+ V1 T0 q4 ~+ [
标准外设库使能USART:

% G7 k2 n, W: F& `( _* u; h% z8 a7 t
  • 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);
  •   }
  • }

  • 5 Q8 f$ O7 A8 Z$ m9 M

, J# r5 M8 y# w  r# f5 g2 R3 f3 l& m; _8 p
通过对比,你会明显发现:LL库的执行效率更高。# R5 O) r, n& W9 o5 b) e
) C1 @- m) Z; W4 f# k3 W
3什么是内联函数?写到这里,就可能有读者会问:什么是内联函数?% o/ [4 G5 H0 c* l: @
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$ q- l* Y( s  t) e1 `, x

( a- I+ E1 X8 m/ l  s
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。
& T" H+ D6 N' L% x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。4 a# c4 ^+ M( v3 ?% D# L
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。; q2 t; Z: D6 K4 K, e
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。
4 T0 Q2 l$ L) d4 Z
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。- \  Q5 Q8 u; \" Q, \2 ^' h% I

: U# Z+ W4 F2 x# ^5 ?
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。% T+ m7 b& A5 X5 ?0 ^5 |- W
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?
( |, C  e% \2 p  V. E
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。0 s  h. r! n+ S$ U
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