【NUCLEO-L476RG LL库开发】STM32【LL库】开发使用指南

李辉

2018-7-2 03:03:13 6169 STM32 Nucleo L476RG

熟悉STM32的都知道ST官方提供了非常方便好用的库函数供用户使用，多数人都使用过STM32标准外设库，STM32Cube库(即HAL库)，这个LL库是什么鬼，却从来没听说过。

一、初识LL 库

最近论坛发的STM32L476RGNucleo开发板到手了，准备学习玩耍，当然第一步就是下载资料，于是我下载STM32L4Cube 1.1.0版本，打开逐个查看，

好像和以前一样的，没什么特别嘛，于是准备开始开发。。。

等等，好像还真发现了有点不一样：

熟悉HAL库的都知道，该库的文件几乎都是以stm32xxx_hal_xxx.h/.c命名的，为了和以前的标准库有个区分，上图中那些是什么鬼？？？？？

前辈说，遇到问题赶紧查手册，于是我果断打开STM32L4Cube库的说明手册(UM1884):

原来这个东西叫做LowLayer APIs，作为英文渣渣表示实在不习惯洋里洋气的高大上名字，于是擅自把他叫做【STM32LL库】了(不服的你咬我啊）。

从这里看好像是说这个东东比HAL库更接近硬件，到底什么鬼，还不清楚。但是以前好像没见过这个东西啊，就算是STM32L4Cube的1.0.0版本中都没有。看看Cube发行历史：

原来LL库是在1.1.0版本才加上的，大概意思就是：

1. LL APIs是寄存器级的编程，嗯，也就是我们常说的直接操作寄存器吧。

2. LL APIs适用于xxx等一大堆外设

3. LL APIs函数全部定义为staticinline函数，放在对应的头文件中，用户使用需要包含相关头文件

4. 参考这两个文档

看看LL库文件在Cube库中的位置，有20多个文件，全部以stm32l4xx_ll_xxx.h命名：

STM32Cube_FW_L4_V1.1.0DriversSTM32L4xx_HAL_DriverInc

STM32L4是面向低功耗市场的，同时不失高性能，功耗和性能往往是两个矛盾的东西，ST在硬件设计上想了各种办法来实现兼顾低功耗高性能(例如各种低功耗模式，LP外设等)，而在软件层面，程序也讲求效率， LL库全是直接操作寄存器，直接操作寄存器往往效率较高，而且函数定义为内联函数，调用函数时不是堆栈调用，而是直接把函数的代码嵌入到调用的地方，利于提高代码相率，我想这也是ST在STM32L4系列中推出这个直接操作寄存器的LL库的原因之一吧。

二、怎么使用LL库

先看看手册里怎么说的，它有什么特点：

英文渣渣就不翻译了，反正大概就是说

LL库更接近硬件层，对需要复杂上层协议栈的外设不适用，直接操作寄存器等等一大堆，到这里，可以看到它的使用方法：

1. 独立使用，该库完全独立实现，可以完全抛开HAL库，只用LL库编程完成。

2. 混合使用，和HAL库结合使用。

本人就常在编程的时候库函数和寄存器操作混合，所以觉得混合使用应该是不错的方式。

最后一段还说到该库不需要额外的内存资源来存储程序状态，数据指针等东西，所有的操作都通过直接修改外设的寄存器来完成。

下面是手册中对各个LL文件的描述：

就是讲LL库由5部分组成：每个外设对应一个头文件组成一部分，以及系统相关的bus，cortex，utils，system四个部分。

前面提到，要使用LL库，需要包含对应头文件，各头文件之间有如下关系：

看来，我们编程的时候只需要#include某外设的头文件，就可以使用LL库了，但是同时，系统启动文件，初始化文件等一系列不能少，具体讲就是：

stm32l4xx.h

stm32l476xx.h

system_stm32l4xx.h

system_stm32l4xx.c

startup_stm32l476xx.s

这几个文件，这在标准库，Cube库都不曾变过的铁律。

顺便分享一下STM32L4Cube 库 1.1.0版本和1.1.1版本的Pack 百度网盘下载地址：http://pan.baidu.com/s/1c0wjL5m

一楼二楼是具体使用方法。

已完，上传文档和工程模板：

STM32 LL库使用指南.pdf

STM32L476_LL_工程模板.rar

三、开发环境搭建—— 新建STM32LL库工程模板

要开发首先要搭建开发环境，也就是简历所谓的工程模板。由于独立使用LL库的情况下不能使用Cube来建立工程，所以需要手动建立，这里的建工程方法和以前使用标准库建工程模板比较类似：

1. 准备相关文件：

新建一个文件夹用来放所有的文件

把需要用到的相关文件全部复制过来：

首先是上一节说到的几个必不可少的文件

stm32l4xx.h,stm32l476xx.h,

system_stm32l4xx.h,system_stm32l4xx.c,

startup_stm32l476xx.s

这些文件都在STM32Cube_FW_L4_V1.1.0DriversCMSISDeviceSTSTM32L4xx文件夹下，为了方便查找，我保持了和库文件中相同的文件夹结构。如果闲麻烦，可以把STM32Cube_FW_L4_V1.1.0DriversCMSIS整个文件夹复制过来，该文件夹下的其他文件如Include文件夹里面的也需要用到。

然后把所有LL库的文件复制过来，

STM32Cube_FW_L4_V1.1.0DriversSTM32L4xx_HAL_DriverInc文件夹下面所有stm32l4xx_ll_xxx.h命名的文件，也可以整个文件夹复制。

其实主要就是这两个文件夹下面相关的一些文件复制过来就好。当然一股脑全部粘贴过去也没什么影响，就是工程大一点(henduo)。

最后建立Inc，Src，MDK-ARM文件夹放头文件、源文件和工程文件，，stm32l4xx_it.h/.c这两个文件其实也可以不要，因为我们可以把中断函数处理函数放在任何地方都可以，main.c/main.h自己新建或者复制个模板。

所有文件，文件夹名字都可以随便取，这里只是为了保持和库、Cube建立的工程文件结构保持一致，所以取这些名字。

2. 好了，准备工作做好了，开始建工程

打开Keil MDK，新建一个工程选择型号STM32L4RG，在此之前需要确保已经安装了Keil STM32L4的Pack，不然新建工程的时候找不到对应的型号。

然后往工程里添加刚刚准备好的相关文件：

只需添加*.c和*.s文件，*.h文件设置头文件包含路径就行，也可以加到工程中方便查看。

接下来就是最重要的部分，工程设置：

有几个主要地方需要设置，

1. 定义使用的芯片型号 STM32L4xx

2. 设置文件包含路径

..Inc //自己写的头文件路径

..DriversCMSISInclude //关于Cortex的一些头文件

..DriversCMSISDeviceSTSTM32L4xxInclude // stm32l4xx.h,stm32l476xx.h等文件

..DriversSTM32L4xx_HAL_DriverInc //LL库文件的路径

3. 设置所用调试仿真器，使用Nucleo板载ST-Link

差不多就这些了，如果芯片型号选择正确，pack安装正确，其他的工程已经默认设置好，编译一下无错误无警告，下面就是真正的开发，写代码了。

趁中午休息把开发环境搭建好，晚上回去写两个简单例子，这篇帖子就算是完结了！

四、 LL库第一个程序——点亮LED

首先点亮LED来验证下工程设置，代码编写是否正确。

1. 包含头文件

在main.c中

#include "main.h"

在main.h中

#include "stm32l4xx_ll_bus.h"
#include "stm32l4xx_ll_rcc.h"
#include "stm32l4xx_ll_system.h"
#include "stm32l4xx_ll_utils.h"
#include "stm32l4xx_ll_gpio.h"
#include "stm32l4xx_ll_exti.h"

包含需要使用的相关模块，要用那些就包含哪些，不知道用哪几个就全部包含进去。

2. 配置时钟

用这个LL库开发STM32跟用标准外设库很像，很类似，只不过封装层次更低。首先第一步要配置时钟，因为启动文件里没有默认配置，这和STM32F1早期的标准外设库一样，不过较高版本和后来的系列就可以不用了(如果使用默认配置的话)，启动文件里默认配置了时钟。怎么配置这里就不细说了，看代码应该都能懂。

__STATIC_INLINE void SystemClock_Config(void)
{
LL_FLASH_SetLatency(LL_FLASH_LATENCY_4);
LL_RCC_HSI_Enable();
while(LL_RCC_HSI_IsReady() != 1)
{
};
LL_RCC_PLL_ConfigDomain_SYS(LL_RCC_PLLSOURCE_HSI, LL_RCC_PLLM_DIV_1, 10, LL_RCC_PLLR_DIV_2);
LL_RCC_PLL_Enable();
LL_RCC_PLL_EnableDomain_SYS();
while(LL_RCC_PLL_IsReady() != 1) ;
LL_RCC_SetAHBPrescaler(LL_RCC_SYSCLK_DIV_1);
LL_RCC_SetSysClkSource(LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_PLL);
while(LL_RCC_GetSysClkSource() != LL_RCC_SYS_CLKSOURCE_STATUS_PLL) ;
LL_RCC_SetAPB1Prescaler(LL_RCC_APB1_DIV_1);
LL_RCC_SetAPB2Prescaler(LL_RCC_APB2_DIV_1);
LL_Init1msTick(80000000);
LL_SetSystemCoreClock(80000000);
}

函数声明为__STATIC_INLINE(即staticinline)是因为该库所有函数都是__STATIC_INLINE，前面提到这样做不需要额外的内存，因此这样最是为了保持这一点。

3. 将LED对应引脚PA5配置为推挽输出模式

__STATIC_INLINE void Configure_GPIO(void)
{
LL_AHB2_GRP1_EnableClock(LL_AHB2_GRP1_PERIPH_GPIOA);
LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5, LL_GPIO_MODE_OUTPUT);
LL_GPIO_SetPinOutputType(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5, LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL);
LL_GPIO_SetPinSpeed(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5, LL_GPIO_SPEED_LOW);
LL_GPIO_SetPinPull(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5, LL_GPIO_PULL_NO);
}

4. PA5输出高电平，点亮LED

LL_GPIO_SetOutputPin(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5);

5. 最后需要在主函数中依次调用上诉函数，编译下载运行即可看到Nulceo上的绿色LED被成功点亮了。

int main(void)
{
SystemClock_Config();
Configure_GPIO();
LL_GPIO_SetOutputPin(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5);
while (1)
{ ;
}
}

/*碎碎念：虽然已经不知道这是第几百还是第几千次做点灯实验，依然还是不厌其烦啊，LED不愧是被称为单片机届的”Hello World!”*/

五、添加其他程序功能

会了第一个程序，其他的就按照手册讲的写就行了，再举个简单的例子，利用按键中断模式来控制LED的闪烁频率。

只说下大概步奏，不详细说明：将按键连接的引脚配置为中断输入模式，开启中断，配置中断线，写中断服务函数来处理中断。

__STATIC_INLINE void Configure_EXTI(void)
{
LL_AHB2_GRP1_EnableClock(LL_AHB2_GRP1_PERIPH_GPIOC);
LL_APB2_GRP1_EnableClock(LL_APB2_GRP1_PERIPH_SYSCFG);
LL_GPIO_SetPinMode(GPIOC, LL_GPIO_PIN_13, LL_GPIO_MODE_INPUT);
LL_GPIO_SetPinPull(GPIOC, LL_GPIO_PIN_13, LL_GPIO_PULL_NO);
NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);
NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn, 0);
LL_SYSCFG_SetEXTISource(LL_SYSCFG_EXTI_PORTC, LL_SYSCFG_EXTI_LINE13 );
LL_EXTI_EnableIT_0_31(LL_EXTI_LINE_13);
LL_EXTI_EnableFallingTrig_0_31(LL_EXTI_LINE_13);
}

在主函数调用Configure_EXTI()并添加代码：

while (1)
{
LL_GPIO_TogglePin(GPIOA, LL_GPIO_PIN_5);
if(i == 0)
{
LL_mDelay(100);
}
else if(i == 1)
{
LL_mDelay(500);
}
else
{
LL_mDelay(1000);
}
}

实现功能：每按一次按键，LED改变一次闪烁频率，间隔0.1s,0.5s,1s三种不同频率循环闪烁。

最后，这个LL库总体给人感觉是使用方法跟标准外设库很像，但也有不同，前面也有提到，它全是直接操作寄存器，程序效率一定程度上会比较高，但使用起来有时候不一定那么方便，可移植性也不好，所以把它和HAL库结合起来使用是最好的方式，在程序要求效率的地方就可以使用这些函数，而其他地方使用HAL库，这也是我们常常使用的方法，只不过以前是使用HAL库，需要的地方我们自己直接写操作寄存器，而现在可以换成使用这个【LL库】了。

上个IAR工程模板：

stm32L476.rar