c - STM32 HAL USART 驱动程序 : How does this syntax work?

Question

我正在学习 STM32 编程并尝试使用 GPIO 引脚上的 USART 外设实现简单的异步串行通信。

HAL manual描述了如何使用 HAL USART 驱动程序:

1. 声明一个USART_HandleTypeDef结构
2. 实现HAL_USART_MspInit()
   • 启用 USART 和 GPIO 时钟
   • 配置 GPIO
3. 在 USART_InitTypeDef 中编写通信参数
4. 调用HAL_USART_Init()

在编写代码时，我声明了 USART_HandleTypeDef，本能地填充了我的 USART_InitTypeDef 结构并开始填充 HandleTypeDef:

  USART_HandleTypeDef UsartHandle;

  USART_InitTypeDef UsartInit;
  UsartInit.BaudRate   = 9600;
  UsartInit.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B;
  UsartInit.StopBits   = USART_STOPBITS_1;
  UsartInit.Parity     = USART_PARITY_NONE;
  UsartInit.Mode       = USART_MODE_TX_RX;

  UsartHandle.Instance = USART6;
  UsartHandle.Init     = &UsartInit;
  /* do I really have to init EVERY data field? */

  HAL_USART_Init(&UsartHandle);

然后我注意到有许多数据字段需要填写。引用手册和网络上的代码示例，我注意到实际上没有人定义所有 USART_HandleTypeDef 字段 - 他们以某种方式将 HandleTypeDef 和 InitTypeDef 结合在一个步骤中，如下所示:

UART_HandleTypeDef UartHandle;

UartHandle.Init.BaudRate = 9600;
UartHandle.Init.WordLength = UART_DATABITS_8;
UartHandle.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
UartHandle.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
UartHandle.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
UartHandle.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
UartHandle.Init.Instance = USART1;
HAL_UART_Init(&UartHandle);

这是如何运作的？我必须学习 C 语法的哪一部分，以了解那个 UartHandle.Init.xxx 来自哪里？是否有可能像我计划的那样“走远路”？如果我不填充 HandleTypeDef 的每个数据字段，它们在哪里初始化？

PS. 我没有使用 STM32 推荐的 IDE 或 CubeMX，在 Linux 上工作，使用 PlatformIO。电路板:STM32F746 探索套件

PPS. 我真的不确定是把这个问题放在这里还是放在电子堆栈上。如果问题不适合此 stackexchange，请纠正我或将问题移到那里。

Answer 1

How does this work? What part of C syntax do I have to learn, to understand where did that UartHandle.Init.xxx come from?

这是基本的 C 结构语法。 USART_HandleTypeDef 结构包含名为 Init 的 USART_InitTypeDef 结构的实例。您可以将其视为嵌套结构。您可以使用重复的“.”引用嵌套结构的成员。请注意，Init 成员不是指向 USART_InitTypeDef 结构的指针。它实际上是一个完整的 USART_InitTypeDef 实例，包含在 USART_HandleTypeDef 实例中。

Is it possible to do it "the long way", as I planned to?

是的，除非您的代码包含错误。您需要像这样进行分配。

UsartHandle.Init     = UsartInit;    // Note no `&`

请记住，USART_HandleTypeDef 的Init 成员不是一个指针，而是一个完整的结构。因此，您需要为其分配一个完整的结构，而不是一个指针。

但请注意，当您定义 UsartInit 变量时，您是在为结构的一个实例分配空间。如果 UsartInit 是函数局部变量，那么该空间可能在堆栈上。您的初始化语句正在初始化您的结构副本。然后，当您将 UsartInit 分配给 UsartHandle.Init 时，编译器会创建将复制结构的全部内容的代码。复制后，如果您的 UsartInit 是局部变量，它将超出范围并被释放。

确实没有必要为您自己的USART_InitTypeDef 结构定义和分配空间，然后将整个结构复制到UsartHandle.Init 中。 UsartHandle 已经包含为其 USART_InitTypeDef 成员分配的空间。因此，直接初始化 UsartHandle.Init 成员会更有效，就像 ST 示例代码那样。

If I don't fill every datafield of HandleTypeDef, where do they get initialized?

您不需要填写USART_HandleTypeDef 的每个数据字段。请参阅 HAL 引用手册以了解您需要初始化的内容。您可能只需要初始化 Instance 和 Init 成员。其余成员由 HAL USART 驱动程序在内部使用，它们将由驱动程序函数初始化和使用(如果有帮助，您可以将它们视为私有(private)变量)。 API 的设计者将该结构成员命名为“Init”，以提示您这是您需要初始化的内容。 ST 示例代码提供了您需要初始化的进一步证据。

[Stack Overflow 上的几位经验丰富的开发人员建议不要使用 ST HAL，并鼓励人们根据设备的引用手册开发自己的驱动程序。意识到这些开发人员拥有多年的经验，他们使用过各种微 Controller 系列和外围设备，并且他们能够理解引用手册并从头开始编写驱动程序。我同意 ST HAL 增加了一些可能对某些应用程序有害的膨胀。但我不同意初学者应该避免使用 ST HAL。 ST HAL 适用于许多应用程序，对于初学者来说比从头编写自己的驱动程序更容易使用(特别是考虑到 HAL 提供的许多示例)。]