对STM32 HAL库的一些思考（二）__weak关键字和systick

__weak关键字

有时候我们阅读HAL源码的时候会发现，很多函数前会有一个__weak的前缀，一开始我对这个前缀很好奇，想知道这到底是什么意思。在IAR for ARM中使用“go to defination”查看该关键字的时候会提示__weak defined on the command line，即在命令行中定义，得，这又回到原点了……

不过一次偶然的机会，在查找C语言相关资料时，我看到它的真实含义，该关键字用于函数前，编译器在链接函数时会优先链接没有该关键字前缀的函数，即变相的，而且是不完全的实现了C++的函数重载特性，示例：

//HAL库微秒延时函数，有__weak关键字即代表可以重载该函数
__weak HAL_Delay(__IO uint32_t delay);
//用户函数
HAL_Delay(__IO uint32_t delay);

以上两个函数，编译器会优先链接下面的函数，即为我们重定义延时函数提供了较大的便利性。

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Systick定时器

了解ARM的人对Systick定时器一定不陌生，这是内核自带的定时器，不过我更喜欢称它为心跳定时器，一般在裸机开发时，由它提供整个内核的时基信号，当然也可以替换为外围的定时器，这一点可以在STM32CubeMX中得到验证，此处不赘述。

不过为什么要把systick和__weak关键字扯在一起呢？这当然是有原因的。

如果有阅读过HAL库中关于cortex部分的源码，你会发现关于心跳定时器的每一个函数前都有__weak关键字，以STM32F407为例，这部分源码在stm32f4xx_hal.h/.c和stm32f4xx_hal_cortex.h/.c中，之前网上有很多修改Tick的初始化以达到使HAL_Delay()函数可以进行微秒级延时的例子，这里不多说这种方法，只是阐述一下HAL_Delay()的延时原理。

1. Tick的默认初始化

   __weak HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick(uint32_t TickPriority)
   {
     /*Configure the SysTick to have interrupt in 1ms time basis*/
     HAL_SYSTICK_Config(SystemCoreClock/1000U);
   
     /*Configure the SysTick IRQ priority */
     HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, TickPriority, 0U);
   
     /* Return function status */
     return HAL_OK;
   }

   经过此函数，心跳定时器被初始化为1ms的时基单元，即每毫秒进入一次Systick中断

2. Systick中断及其回调函数

       /**
        * stm32f4_it.c
       **/
   
   void SysTick_Handler(void)
   {
         /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
   
         /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
         HAL_IncTick();
         HAL_SYSTICK_IRQHandler();
         /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
   
         /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
   }
   
   /**
    * stm32f4xx_hal.c
    * uwTick是一个全局变量，在该文件中定义
   **/
   __weak void HAL_IncTick(void)
   {
       uwTick++;
   }

   即每毫秒uwTick加一，用于计算Systick产生的节拍数

3. 获取当前节拍

   /**
    * stm32f4xx_hal.c
    * uwTick是一个全局变量，在该文件中定义
   **/
   
   __weak uint32_t HAL_GetTick(void)
   {
       return uwTick;
   }

   返回当前节拍，如果内核正常运行，则uwTick的值即为已经经过的ms数（不考虑精确度）

4. 延时函数

   /**
    * stm32f4xx_hal.c
    * uwTick是一个全局变量，在该文件中定义
   **/
   
   __weak void HAL_Delay(__IO uint32_t Delay)
   {
       uint32_t tickstart = HAL_GetTick();
       uint32_t wait = Delay;
   
       /* Add a period to guarantee minimum wait */
       if (wait < HAL_MAX_DELAY)
       {
           wait++;
       }
   
       while((HAL_GetTick() - tickstart) < wait)
       {
       }
   }

   我想这个函数不需要多解释，就是数节拍以确定延时。

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既然了解了HAL的延时函数是如何延时的，则我们完全可以重写这些函数以实现花样延时，但是不建议直接修改库文件，有__weak在，就可以在其他文件中书写自己的函数而不是破坏库函数原有结构了。另外，修改了库函数，在使用CubeMX重新生成的时候，所做的修改会消失，这一点要慎重。