学习Cortex-M，自然绕不开STM32，STM32不仅产品丰富，而且ST也推出了一系列的开发工具，资料也多，可以说，学习Cortex-M必定要学习STM32。尽管国内有很多对标产品，但是和STM32还是相差胜远，同志们还需要努力呀！
本文就STM32的库和工具做一个简单介绍。
自STM32标准库出道以来，备受广大工程师和公司的喜爱，但是，从2013年开始，ST逐渐停止了对标准外设库的更新和维护。目前，ST全力推崇HAL库，STM32Cube就是与HAL库配合使用图形化编程官方IDE。
7.1 STM32库简介
到目前为止，ST有标准外设库(SPL 库)、HAL 库、LL 库 三种。前两者都是常用的库，后面的 LL 库是 ST 最近才添加，随 HAL 源码包一起提供，目前支持的芯片也偏少。各库如下所示：
其中，SPL 库 和 HAL 库两者相互独立，互不兼容。几种库的比较如下：
目前几种库对不同芯片的支持情况如下：
ST 中文官网上有一篇《STM32库函数性能对比》的文章，其中对比了各种库的性能如下：
7.1.1标准外设库简介
标准外设库（Standard Peripherals Library）是对 STM32 芯片的一个完整的封装，包括所有标准器件外设的器件驱动器。这应该是目前使用最多的 ST 库。几乎全部使用 C 语言实现。但是，标准外设库也是针对某一系列芯片而言的，没有可移植性。STM32F1系列的版本停留在3.5.0，这个版本也许是大家最熟悉的版本。
标准外设库仍然接近于寄存器操作，主要就是将一些基本的寄存器操作封装成了 C 函数。开发者需要关注所使用的外设是在哪个总线之上，具体寄存器的配置等底层信息。虽然标准外设库对各外设的进行了一次封装，而不是仅仅局限在对寄存器的封装。实现了各外设的基本操作接口。
标准外设库的文件基本架构并不复杂。下图显示了 STM32F10xx 标准外设库文件的基本架构
ST 为各系列提供的标准外设库稍微有些区别。例如，STM32F1x 的库和 STM32F3x 的库在文件结构上就有些不同，此外，在内部的实现上也稍微有些区别，这个在具体使用（移植）时，需要注意一下！但是，不同系列之间的差别并不是很大，而且在设计上是相同的。STM32 的标准外设库涵盖以下 3 个抽象级别：
包含位，位域和寄存器在内的完整的寄存器地址映射。
涵盖所有外围功能（具有公共API的驱动器）的例程和数据结构的集合。
一组包含所有可用外设的示例，其中包含最常用的开发工具的模板项目。
7.1.2 HAL库简介
HAL是Hardware Abstraction Layer的缩写，中文名：硬件抽象层。HAL库是ST为STM32最新推出的抽象层嵌入式软件。可以说HAL库就是用来取代之前的标准外设库的。相比标准外设库，STM32Cube HAL库表现出更高的抽象整合水平，HAL API集中关注各外设的公共函数功能，这样便于定义一套通用的用户友好的API函数接口，从而可以轻松实现从一个STM32产品移植到另一个不同的STM32系列产品。HAL库是ST未来主推的库，从前年开始ST新出的芯片已经没有STD库了，比如F7系列。目前，HAL库已经支持STM32全线产品。
HAL 库是基于一个非限制性的 BSD 许可协议（Berkeley Software Distribution）而发布的开源代码。 ST 制作的中间件堆栈（USB 主机和设备库，STemWin）带有允许轻松重用的许可模式， 只要是在 ST 公司的 MCU 芯片上使用，库中的中间件(USB 主机/设备库,STemWin)协议栈即被允许随便修改，并可以反复使用。至于基于其它著名的开源解决方案商的中间件（FreeRTOS，FatFs，LwIP和PolarSSL）也都具有友好的用户许可条款。
目前，结合HAL库，ST对其产品线构建的软件架构如下图所示。
7.1.3 LL库简介
LL库（Low Layer）是 ST 最近新增的库，与 HAL 库捆绑发布，文档也是和 HAL 库文档在一起的，比如：在STM32F3x 的 HAL 库说明文档中，ST 新增了LL库这一章节，但是在 F2x 的HAL文档中就没有。
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。其支持所有外设。使用方法：
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。在使用STM32CubeMX生成项目时，直接选LL库即可。如果使用了复杂的外设，例如 USB，则会调用 HAL 库
混合使用，和 HAL 库结合使用。
目前，CubeMX 在生成项目时，可以选择采用 LL 库。
LL 库文件的命名方式和 HAL 库基本相同。个人感觉，LL 库就是原来的标准外设库移植到 Cube下的新的实现，但是其实现方法更加高效、简洁。使用 LL 库编程和使用标准外设库的方式基本一样，但是确会得到比标准外设库更高的效率。
7.2 STM32Cube产品简介
STM32Cube 产品是一个软件系列，目前有四个STM32CubeMX、STM32CubeIDE、STM32CubeProgrammer和STM32CubeMonitor，包括，几乎涵盖了ST系列的所有工具，ST还为此注册了一个新商标：STMCube™。
使用以上四个工具进行开发，基本就能解决开发过程的所有问题，下图是ST提供的标准软件开发流程。
7.2.1 STM32CubeMX简介
ST专门为其开发了配套的桌面软件 STMCubeMX，也就是初始化代码生成器，开发者可以直接使用该软件进行可视化配置，大大节省开发时间。
这其中就包含了 HAL 库和最近新增的 LL 库。如下图：
从上图不难看出，LL 库和 HAL 库两者相互独立，只不过 LL 库更底层。而且，部分 HAL 库会调用LL库（例如：USB驱动）。同样，LL 库也会调用 HAL 库。
用户可以使用 STMCubeMX 直接生成对应芯片的整个项目（目前主流开发工具的项目基本全支持），STMCubeMX 负责给整理各种需要的源码文件。如下所所示。
STM32CubeMX下载地址：
7.2.2 STM32CubeIDE简介
STM32CubeIDE是一个多功能的集成开发工具，集成了TrueSTUDIO和STM32CubeMX，它是STM32Cube软件生态系统的一部分。
STM32CubeIDE是一个先进的C/C++开发平台，具有STM32微控制器的IP配置，代码生成，代码编译和调试功能。它基于ECLIPSE™/ CDT框架和用于开发的GCC工具链，以及用于调试的GDB。它允许集成数百个现有插件，完成ECLIPSE™IDE的功能。
STM32CubeIDE集成了STM32CubeMX，基于基于Eclipse™/CDT，支持ECLIPSE的™插件，GNU C / C ++中ARM®工具链和GDB调试器，支持ST-LINK和J-Link调试探针，跨平台，支持Windows，Linux和MacOS操作系统。
[ps] 我想大部分嵌入式爱好者使用的是MDK和IAR做开发，大部分应该都使用的是盗版的。 除了这些盗版IDE集成开发环境，其实我们还有另外一种选择，使用Linux开发，在Linux开发是基于GCC的，使用GCC就意味着要写Makefile，这一连串的新问题又来了，为了解决盗版问题，ST和NXP都推出了基于Eclipse+GCC的集成开发环境。 NXP的叫MCUXpresso IDE。 ST的就是STM32Cube IDE。STM32Cube IDE就是集成了STM32CubeMX，可以一站式开发，非常方便，而且是免费的，因此你是ST的爱好者，就用STM32Cube IDE开发。
7.2.3 STM32CubeProgrammer简介
STM32CubeProgrammer 简称 STM32CubeProg，是一个适用于 STM32 系列产品的跨平台、多合一的程序烧写工具。
“跨平台” 体现在支持 Windows、macOS 和 Linux 操作系统，因此软件运行时需要 Java 环境。
“多合一” 体现在支持通过 USB、ST-LINK、UART、OTA 多种方式来烧写固件。
7.2.4 STM32CubeMonitor简介
STM32CubeMonitor是ST近期推出一款实时读取和显示变量来帮助调试和诊断STM32应用程序的工具。用户只要用鼠标拖放项目和功能，即可创建自定义的仪表板，快速添加仪表、柱状图、点线图等小工具也无需编程。借助Node-RED开放社区，STM32CubeMonitor可为客户提供丰富的扩展功能，灵活处理各种类型的应用问题。
STM32CubeMonitor还支持远程数据采集，用户可以通过网络远程监视应用程序，同时测试多个设备。
哪里有需求，那你就有产品，STM32CubeMonitor推出也有其目的，这里举个例子，我门在调试惯性导航时，需要实时查看惯性导航输出数据，我门通常使用串口输出到PC，然后在PC上写一个上位机进行调试，你还可以利用JLink的RTT功能把数据输出到PC，从而避免额外配置和占用STM32的一个串口。上面提到的方法都有各自的局限性，使用串口通用性很好但是串口传输数据会占用CPU资源，编写上位机绘制曲线往往也耗时耗力，而商业IDE和JLink严格意义上说并不是免费的，那么有没有免费而且好用的选择呢？这也就是STM32CubeMonitor存在的意义。
好了，关于STM32固件库与STM32Cube产品介绍就到这里吧。
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