[开发工具] STM32 LL为什么比HAL高效?

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 楼主| jf101 发表于 2023-12-23 12:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。

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。

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。

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。

 楼主| jf101 发表于 2023-12-23 12:39 | 显示全部楼层
2、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:

  1. __STATIC_INLINE uint32_t LL_GPIO_ReadOutputPort(GPIO_TypeDef *GPIOx)
  2. {
  3.   return (uint32_t)(READ_REG(GPIOx->ODR));
  4. }

  5. __STATIC_INLINE void LL_GPIO_SetOutputPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint32_t PinMask)
  6. {
  7.   WRITE_REG(GPIOx->BSRR, (PinMask >> GPIO_PIN_MASK_POS) & 0x0000FFFFU);
  8. }

其中__STATIC_INLINE,就是静态、内联:

  1. #define __STATIC_INLINE  static __inline


而读写位的定义:

1.jpg


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:

_
  1. _STATIC_INLINE void LL_USART_Enable(USART_TypeDef *USARTx)
  2. {
  3.   SET_BIT(USARTx->CR1, USART_CR1_UE);
  4. }

标准外设库使能USART:

  1. void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
  2. {
  3.   /* Check the parameters */
  4.   assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));
  5.   assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));

  6.   if (NewState != DISABLE)
  7.   {
  8.     /* Enable the selected USART by setting the UE bit in the CR1 register */
  9.     USARTx->CR1 |= USART_CR1_UE;
  10.   }
  11.   else
  12.   {
  13.     /* Disable the selected USART by clearing the UE bit in the CR1 register */
  14.     USARTx->CR1 &= (uint16_t)~((uint16_t)USART_CR1_UE);
  15.   }
  16. }


通过对比,你会明显发现:LL库的执行效率更高。

 楼主| jf101 发表于 2023-12-23 12:39 | 显示全部楼层
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?

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。

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。

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。


中国龙芯CDX 发表于 2023-12-28 10:43 | 显示全部楼层
确实是寄存器比HAL高效
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