自STM32标準庫出道以來，備受廣大工程師和公司的喜愛，但是，從2013年開始，ST逐漸停止了對标準外設庫的更新和維護。目前，ST全力推崇HAL庫，STM32Cube就是與HAL庫配合使用圖形化程式設計官方IDE。
7.1 STM32庫簡介
到目前為止，ST有标準外設庫(SPL 庫)、HAL 庫、LL 庫 三種。前兩者都是常用的庫，後面的 LL 庫是 ST 最近才添加，随 HAL 源碼包一起提供，目前支援的晶片也偏少。各庫如下所示：
圖1 标準庫、HAL 庫、LL 庫對比
其中，SPL 庫 和 HAL 庫兩者互相獨立，互不相容。幾種庫的比較如下：
圖2
目前幾種庫對不同晶片的支援情況如下：
圖3
ST 中文官網上有一篇《STM32庫函數性能對比》的文章，其中對比了各種庫的性能如下：
圖4 ST各庫性能對比
7.1.1标準外設庫簡介
标準外設庫（Standard Peripherals Library）是對 STM32 晶片的一個完整的封裝，包括所有标準器件外設的器件驅動器。這應該是目前使用最多的 ST 庫。幾乎全部使用 C 語言實作。但是，标準外設庫也是針對某一系列晶片而言的，沒有可移植性。STM32F1系列的版本停留在3.5.0，這個版本也許是大家最熟悉的版本。
圖5标準外設庫支援程度
标準外設庫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裝成了 C 函數。開發者需要關注所使用的外設是在哪個總線之上，具體寄存器的配置等底層資訊。雖然标準外設庫對各外設的進行了一次封裝，而不是僅僅局限在對寄存器的封裝。實作了各外設的基本操作接口。
标準外設庫的檔案基本架構并不複雜。下圖顯示了 STM32F10xx 标準外設庫檔案的基本架構
圖6
ST 為各系列提供的标準外設庫稍微有些差別。例如，STM32F1x 的庫和 STM32F3x 的庫在檔案結構上就有些不同，此外，在内部的實作上也稍微有些差別，這個在具體使用（移植）時，需要注意一下！但是，不同系列之間的差别并不是很大，而且在設計上是相同的。STM32 的标準外設庫涵蓋以下 3 個抽象級别：
包含位，位域和寄存器在内的完整的寄存器位址映射
涵蓋所有外圍功能（具有公共API的驅動器）的例程和資料結構的集合。
一組包含所有可用外設的示例，其中包含最常用的開發工具的模闆項目。
7.1.2 HAL庫簡介
HAL是Hardware Abstraction Layer的縮寫，中文名：硬體抽象層。HAL庫是ST為STM32最新推出的抽象層嵌入式軟體。可以說HAL庫就是用來取代之前的标準外設庫的。相比标準外設庫，STM32Cube HAL庫表現出更高的抽象整合水準，HAL API集中關注各外設的公共函數功能，這樣便于定義一套通用的使用者友好的API函數接口，進而可以輕松實作從一個STM32産品移植到另一個不同的STM32系列産品。HAL庫是ST未來主推的庫，從前年開始ST新出的晶片已經沒有STD庫了，比如F7系列。目前，HAL庫已經支援STM32全線産品。
HAL 庫是基于一個非限制性的 BSD 許可協定（Berkeley Software Distribution）而釋出的開源代碼。 ST 制作的中間件堆棧（USB 主機和裝置庫，STemWin）帶有允許輕松重用的許可模式， 隻要是在 ST 公司的 MCU 晶片上使用，庫中的中間件(USB 主機/裝置庫,STemWin)協定棧即被允許随便修改，并可以反複使用。至于基于其它著名的開源解決方案商的中間件（FreeRTOS，FatFs，LwIP和PolarSSL）也都具有友好的使用者許可條款。
圖7 HAL庫支援的中間件
目前，結合HAL庫，ST對其産品線建構的軟體架構如下圖所示。
圖8 HAL庫軟體架構
7.1.3 LL庫簡介
LL庫（Low Layer）是 ST 最近新增的庫，與 HAL 庫捆綁釋出，文檔也是和 HAL 庫文檔在一起的，比如：在STM32F3x 的 HAL 庫說明文檔中，ST 新增了LL庫這一章節，但是在 F2x 的HAL文檔中就沒有。
LL 庫更接近硬體層，對需要複雜上層協定棧的外設不适用，直接操作寄存器。其支援所有外設。使用方法：
獨立使用，該庫完全獨立實作，可以完全抛開 HAL 庫，隻用LL庫程式設計完成。在使用STM32CubeMX生成項目時，直接選LL庫即可。如果使用了複雜的外設，例如 USB，則會調用 HAL 庫
混合使用，和 HAL 庫結合使用。
目前，CubeMX 在生成項目時，可以選擇采用 LL 庫。
LL 庫檔案的命名方式和 HAL 庫基本相同。個人感覺，LL 庫就是原來的标準外設庫移植到 Cube下的新的實作，但是其實作方法更加高效、簡潔。使用 LL 庫程式設計和使用标準外設庫的方式基本一樣，但是确會得到比标準外設庫更高的效率。
7.2 STM32Cube産品簡介
STM32Cube 産品是一個軟體系列，目前有四個STM32CubeMX、STM32CubeIDE、STM32CubeProgrammer和STM32CubeMonitor，包括，幾乎涵蓋了ST系列的所有工具，ST還為此注冊了一個新商标：STMCube™。
圖9 STM32Cube
使用以上四個工具進行開發，基本就能解決開發過程的所有問題，下圖是ST提供的标準軟體開發流程。
圖10 ST标準開發流程
7.2.1 STM32CubeMX簡介
ST專門為其開發了配套的桌面軟體 STMCubeMX，也就是初始化代碼生成器，開發者可以直接使用該軟體進行可視化配置，大大節省開發時間。
圖11 STM32CubeMX
這其中就包含了 HAL 庫和最近新增的 LL 庫。如下圖：
圖12
從上圖不難看出，LL 庫和 HAL 庫兩者互相獨立，隻不過 LL 庫更底層。而且，部分 HAL 庫會調用LL庫（例如：USB驅動）。同樣，LL 庫也會調用 HAL 庫。
使用者可以使用 STMCubeMX 直接生成對應晶片的整個項目（目前主流開發工具的項目基本全支援），STMCubeMX 負責給整理各種需要的源碼檔案。如下所所示。
圖13 STM32CubeMX生成代碼過程
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7.2.2 STM32CubeIDE簡介
STM32CubeIDE是一個多功能的內建開發工具，內建了TrueSTUDIO和STM32CubeMX，它是STM32Cube軟體生态系統的一部分。
圖14 STM32CubeIDE
STM32CubeIDE是一個先進的C/C++開發平台，具有STM32微控制器的IP配置，代碼生成，代碼編譯和調試功能。它基于ECLIPSE™/ CDT架構和用于開發的GCC工具鍊，以及用于調試的GDB。它允許內建數百個現有插件，完成ECLIPSE™IDE的功能。
STM32CubeIDE內建了STM32CubeMX，基于基于Eclipse™/CDT，支援ECLIPSE的™插件，GNU C / C ++中ARM®工具鍊和GDB調試器，支援ST-LINK和J-Link調試探針，跨平台，支援Windows，Linux和MacOS作業系統。
[ps] 我想大部分嵌入式愛好者使用的是MDK和IAR做開發，大部分應該都使用的是盜版的。 除了這些盜版IDE內建開發環境，其實我們還有另外一種選擇，使用Linux開發，在Linux開發是基于GCC的，使用GCC就意味着要寫Makefile，這一連串的新問題又來了，為了解決盜版問題，ST和NXP都推出了基于Eclipse+GCC的內建開發環境。 NXP的叫MCUXpresso IDE。 ST的就是STM32Cube IDE。STM32Cube IDE就是內建了STM32CubeMX，可以一站式開發，非常友善，而且是免費的，是以你是ST的愛好者，就用STM32Cube IDE開發。
7.2.3 STM32CubeProgrammer簡介
STM32CubeProgrammer 簡稱 STM32CubeProg，是一個适用于 STM32 系列産品的跨平台、多合一的程式燒寫工具。
“跨平台” 展現在支援 Windows、macOS 和 Linux 作業系統，是以軟體運作時需要 Java 環境。
“多合一” 展現在支援通過 USB、ST-LINK、UART、OTA 多種方式來燒寫固件。
圖15 STM32CubeProgrammer
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7.2.4 STM32CubeMonitor簡介
STM32CubeMonitor是ST近期推出一款實時讀取和顯示變量來幫助調試和診斷STM32應用程式的工具。使用者隻要用滑鼠拖放項目和功能，即可建立自定義的儀表闆，快速添加儀表、柱狀圖、點線圖等小工具也無需程式設計。借助Node-RED開放社群，STM32CubeMonitor可為客戶提供豐富的擴充功能，靈活處理各種類型的應用問題。
圖16 STM32CubeMonitor
STM32CubeMonitor還支援遠端資料采集，使用者可以通過網絡遠端監視應用程式，同時測試多個裝置。
哪裡有需求，那你就有産品，STM32CubeMonitor推出也有其目的，這裡舉個例子，我門在調試慣性導航時，需要實時檢視慣性導航輸出資料，我門通常使用序列槽輸出到PC，然後在PC上寫一個上位機進行調試，你還可以利用JLink的RTT功能把資料輸出到PC，進而避免額外配置和占用STM32的一個序列槽。上面提到的方法都有各自的局限性，使用序列槽通用性很好但是序列槽傳輸資料會占用CPU資源，編寫上位機繪制曲線往往也耗時耗力，而商業IDE和JLink嚴格意義上說并不是免費的，那麼有沒有免費而且好用的選擇呢？這也就是STM32CubeMonitor存在的意義。
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好了，關于STM32固件庫與STM32Cube産品介紹就到這裡吧，在後面，筆者将帶領大家學習如何安裝與使用STM32Cube系列産品。敬請期待！
[ps]以上圖檔均來自ST官方資料。
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