想要探究深入探讨HAL库与CMSIS的关系与协同工作机制，首先大家要知道什么是HAL库，什么是CMSIS。

一、什么是HAL库？

HAL库（Hardware Abstraction Layer）是一种硬件抽象层，主要用于简化与硬件的交互。它提供了一组API，使开发者可以在不直接操作硬件寄存器的情况下，控制和使用微控制器的外设。HAL库常用于嵌入式系统开发，尤其是在STM32等微控制器的开发中。

使用HAL库的优点包括：

易用性：开发者可以使用高层次的函数调用，而不需要深入了解底层硬件细节。

移植性：通过抽象硬件，代码可以更容易地在不同的硬件平台上移植。

减少错误：使用库函数可以降低因直接操作寄存器而导致的错误风险。

HAL库通常与其他库（如LL库）结合使用，以满足不同的开发需求。

其实一句话就可以概括： HAL 库就是函数的集合， HAL 库函数的作用是向下负责与寄存器直接打交道，向上提供用户函数调用的接口（API）。

二、什么是CMSIS？

CMSIS ( Cortex Microcontroller Software Interface Standard )，翻译过来是ARM Cortex™ 微控制器软件接口标准 。这个标准是谁提的呢？提的这个标准是用来干什么的呢？这里不得不说说ARM和STM32、TI这些公司的关系了，ARM 是一个做芯片标准的公司，它负责的是芯片内核的架构设计，而TI、ST这样的公司，他们并不做标准，他们是芯片公司，他们是根据 ARM 公司提供的芯片内核标准设计自己的芯片。所以，任何一个做 Cortex M3 芯 片 ，他们的内核结构都是一样的，不同的是他们的存储器容量， 片上外设 IO 以及其他模块的区别。

标准是谁提的呢？ARM跟芯片厂商共同提出的，目的就是为了不同芯片厂商生产的Cortex-M3芯片能在软件上基本兼容，各芯片厂商就得按照这个标准去编写自己芯片内核的驱动程序，比如系统函数的命名、芯片初始化启动流程等；

这个标准是用来干什么的呢？如下图它向下负责与内核和各个外设直接打交道，向上提供实时操作系统用户程序调用的函数接口。分为 3 个基本功能层：

核内外设访问层：ARM 公司提供的访问，定义处理器内部寄存器地址以及功能函数。

中间件访问层：定义访问中间件的通用 API, 也是 ARM 公司提供。

外设访问层：定义硬件寄存器的地址以及外设的访问函数。

三、二者的协同工作

二者的关系

互补性：CMSIS为底层处理器提供了接口，而HAL库则在此基础上封装了外设控制。这意味着开发者可以利用CMSIS访问底层功能，同时使用HAL库与外设进行交互。

基础构建：HAL库的实现通常依赖于CMSIS提供的功能。例如，HAL库在初始化外设时可能会调用CMSIS的中断管理和时钟配置等功能。

 协同工作机制

在实际开发中，HAL库和CMSIS协同工作的机制通常如下：

初始化阶段：

首先，CMSIS-Core会设置处理器的基本功能，比如中断向量表和系统时钟。

接着，HAL库会基于CMSIS提供的基础设施初始化外设，如GPIO、UART等。

操作阶段：

在应用程序中，开发者可以调用HAL库的API来控制外设，HAL库内部会利用CMSIS提供的功能来完成具体的操作。

例如，设置一个定时器时，HAL库可能会调用CMSIS的系统时钟配置来确保定时器的准确性。

中断处理：

当外设发生中断时，CMSIS会负责中断向量的管理，而HAL库会提供相应的中断服务例程（ISR），让开发者可以在ISR中处理具体的外设事件。

总结

通过结合CMSIS和HAL库，开发者可以在一个统一的框架内高效地进行嵌入式系统的开发，简化了代码的复杂性，提高了开发效率。同时，二者的协同工作为开发者提供了强大的功能支持，便于实现高效、可靠的嵌入式应用。