STM32Cube HAL库中断处理机制，回调函数实现原理

STM32Cube HAL 出来六七年了，还是有很多初学者没有适应，今天就分享一个读者问到的关于中断处理的问题。

很多人都知道 STM32CubeMX 这套工具的一个目的：减少开发者对 STM32 底层驱动的开发时间，把重心放在应用代码上。

但是，STM32CubeMX 只是生成了底层驱动的初始化代码。所以，我们还需要掌握：应用层代码如何调用 HAL 库函数（API 接口），以及 HAL 库中断处理机制等相关知识。

HAL 库牵涉的内容较多，下面简单描述一下 HAL 库中断处理，以及相关的回调函数。

1、HAL 库中断处理机制

之前使用标准外设库开发时，中断程序（函数）由我们自己实现。

而 HAL 库的中断处理函数是按照 HAL 处理机制来实现，如 USART1，统一由 HAL_UART_IRQHandler 来进行处理，如下图：

其它大部分外设（TIM、SPI、CAN...）中断都类似，HAL 进行统一处理。

也就是说，HAL 已经帮我们把中断处理函数写好了，我们只需要调用相应函数来编写应用程序就行了。

HAL_xxx_IRQHandler 里面做了哪些处理？ 我们以 STM32F1 的 HAL_UART_IRQHandler 为例：

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart){   uint32_t isrflags   = READ_REG(huart->Instance->SR);   uint32_t cr1its     = READ_REG(huart->Instance->CR1);   uint32_t cr3its     = READ_REG(huart->Instance->CR3);   uint32_t errorflags = 0x00U;   uint32_t dmarequest = 0x00U;
  /* If no error occurs */  errorflags = (isrflags & (uint32_t)(USART_SR_PE | USART_SR_FE | USART_SR_ORE | USART_SR_NE));  if(errorflags == RESET)  {    /* UART in mode Receiver -------------------------------------------------*/    if(((isrflags & USART_SR_RXNE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET))    {      UART_Receive_IT(huart);      return;    }  }
  /* If some errors occur */  if((errorflags != RESET) && (((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET) || ((cr1its & (USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_PEIE)) != RESET)))  {  /*  ·  ·删减了部分代码  ·  */  } /* End if some error occurs */
  /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/  if(((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))  {    UART_Transmit_IT(huart);    return;  }  /* UART in mode Transmitter end --------------------------------------------*/  if(((isrflags & USART_SR_TC) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TCIE) != RESET))  {    UART_EndTransmit_IT(huart);    return;  }}

其实，大家认真看一下代码应该能明白，这些和我们编写的中断处理函数是不是有类似之处？

这是无非就是接收中断、发送中断、错误中断等一系列处理。只是这里又进行了再次封装，比如接收中断 UART_Receive_IT。

当然，这个 UART_Receive_IT 接收中断实现方式又可能存在不同。像 F0、F1... 就是直接调用这个接收中断函数来进一步处理。

像 L0、G0... 是通过执行指针函数 RxISR 来进一步处理。G0 的接收中断处理为：huart->RxISR(huart);

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart){  // 删除了前面代码  /* If no error occurs */  errorflags = (isrflags & (uint32_t)(USART_ISR_PE | USART_ISR_FE | USART_ISR_ORE | USART_ISR_NE));  if (errorflags == 0U)  {    /* UART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/    if (((isrflags & USART_ISR_RXNE_RXFNE) != 0U)        && (((cr1its & USART_CR1_RXNEIE_RXFNEIE) != 0U)            || ((cr3its & USART_CR3_RXFTIE) != 0U)))    {      if (huart->RxISR != NULL)      {        huart->RxISR(huart);      }      return;    }  }  // 删除了后面代码}

看了上面 USART 中断处理的函数，大家有没有得到什么启发？

其实，HAL 库里面处理机制基本一致，只是实现方式上有所不同。

如果你摸清楚了 HAL 库基本原理，相信阅读 HAL 库源码，或者使用 HAL 库编写应用代码不是问题。

2、回调函数实现原理

在 HAL 库中存在大量类似 HAL_XXX_XXXCallback 这样的函数，这些都是回调函数。

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。

回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进行响应。

--- 来自百度百科

HAL 库中断处理使用了较多的回调函数，还是拿 UART 接收中断来举例说明。

初始化配置好 UART 中断接收，如果有中断请求，就会执行回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback。

看上面回调函数的定义，通过特定条件调用『回调函数』，这里触发的条件就是中断。

3、扩展说明，这里也简单说几点：

1. 初学者想直接使用 HAL 不是不行，需要有一定 C 语言功底

针对大部分初学者来说，是不建议直接上手 HAL。但是，有部分 C 功底较好的，还是建议直接上手。

2. 学 HAL，建议参看官网例程

很多人不知道如何找资源，我不止一次强调，官方的才是最好。在 HAL 库中 Projects 目录下就有很多例程 Examples。

3. 我们追求效率，可以 HAL 库源码

如果你想修改 HAL 库源码，允许修改少部分。如果要大量修改，还是别折腾了。

4. 实际项目需做一定修改

STM32CubeMX 仅仅是生成初始化代码和工程，你实际项目中一般都有自己的软件架构。

特别是项目越大，软件架构就需要更加规范。

比如：生成的 gpio.c 文件名，你需要修改成 bsp_gpio.c.

再比如：函数 MX_USART2_UART_Init 改成 MX_DEBUG_UART_Init.

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