分享一下单片机自定义printf函数

原创 strongerHuang 2024-11-17 21:32

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作者 | strongerHuang

微信公众号 | strongerHuang

单片机学习、做项目,经常都会用到类似 printf 这种打印输出的时候。

比如:
  • 打印输出日志信息
  • 打印输出调试信息
  • 查看实时数据等

而 printf 用的最多的就是UART(重定向串口 。其实除了串口,也可以使用其他底层接口,I2C、SPI、CAN等这些常见通信接口也是可以的。

因为CAN的通信速率相对更高,我之前很多项目不管是传输数据,还是输出信息都用到 CAN 总线进行通信。所以,其实底层也可以“重定向CAN”

单片机printf打印输出

单片机 printf 打印输出,最常见的一种是使用UART串口重定向,然后使用微库,比如Keil环境下,只需要在配置界面勾选“微库”即可:

然后串口进行重定向:
#include 
int fputc(int ch, FILE *f){  USART_SendChar((uint8_t)ch);
return ch;}

经过上述简单配置,即可在应用中直接调用 printf 函数:
printf("公众号:strongerHuang");

以上只是最常见的一种方法,其实单片机打印输出还有很多方法:
1.UART打印输出
2.仿真打印输出
3.SWO打印输出
4.JLink-RTT打印输出

之前给大家分享过,请参看:专栏《打印输出教程》

单片机常见自定义printf函数

上面分享的 printf 打印输出都是标准的方法,有些时候,这些标准的方法可能不适合当前的项目。

比如内存、Flash不足了,输出的方式不能满足等,这个时候,就需要自定义printf函数了。这里简单分享一下常见的方式

1、底层通信函数
UART串口是最常见的一种printf通信接口,其实,CAN这种通信速率更高的接口也是可以的。
USART_SendChar((uint8_t)ch);
//或者CAN总线作为通信接口
CAN_SendChar((uint8_t)ch);

2、重定向底层通信接口
这里是通过UART串口重定向实现一些基础的字符和字符串输出函数。
void putchar(char c){  USART_SendChar(c);} void puts(const char *str){  while(*str)  {    putchar(*str++);  }  putchar('\n');}

3、实现整数输出
我们这里使用简单的 itoa(整数转字符串)算法。
void print_int(int num){  char buffer[12];  char *ptr = buffer + 11;  char is_negative = 0;
if (num < 0) { is_negative = 1; num = -num; }
*ptr = '\0'; do { *--ptr = (num % 10) + '0'; num /= 10; } while (num);
if (is_negative) { *--ptr = '-'; }
puts(ptr);}

4、实现小数点输出
如果需要支持小数输出,可以添加一个简单的浮点数打印函数。但是,考虑到有些单片机不支持浮点运算硬件,这里使用定点数(整数和小数部分分离)来实现。
void print_fixed_point(int num, int fraction_digits){  int integer_part = num / (int)pow(10, fraction_digits);  int fractional_part = num % (int)pow(10, fraction_digits);
print_int(integer_part); putchar('.');
for (int i = 0; i < fraction_digits; i++) { fractional_part *= 10; putchar((fractional_part / (int)pow(10, fraction_digits - i)) + '0'); }}

5、自定义封装成 printf 风格的函数
将以上函数封装成一个类似 printf 的函数。为了简单说明案例,这里只支持 %d 和 %f(使用定点数)格式说明符。
void my_printf(const char *format, ...){  va_list args;  va_start(args, format);
const char *ptr = format; while (*ptr) { if (*ptr == '%') { ptr++; switch (*ptr) { case 'd': { int num = va_arg(args, int); print_int(num); break; } case 'f': { // 使用定点数表示 int num = va_arg(args, int); // 整数部分和小数部分合并的定点数 int fraction_digits = va_arg(args, int); // 小数位数 print_fixed_point(num, fraction_digits); break; } default: putchar('%'); putchar(*ptr); break; } } else { putchar(*ptr); } ptr++; }
va_end(args);}

最后,printf的基本功能就实现了。。。

最最后要说明一下,这里举例只是简单给大家说明原理,真正项目,其实还需要添加很多内容,比如:串口发送超时、参数验证等容错设计。

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strongerHuang 作者黄工,高级嵌入式软件工程师,分享嵌入式软硬件、物联网、单片机、开发工具、电子等内容。
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