嵌入式重定向 printf

本文介绍如何在STM32上实现串口重定向,让printf函数能够直接通过串口输出信息。主要步骤包括添加stdio.h头文件、重写fputc函数以及配置开发环境。

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学习stm32,打交道最多的莫过于串口通讯了,但是官方的串口发送库太恶心了,完全不好用甚是还念C语言的printf,想输出什么就有什么,
现在,一步步来做个重定向,让你的stm32可以跟C语言一样能想看什么就看什么:

首先:

添加printf的头文件 :
  #include <stdio.h>    //当时学C语言最熟悉的stdio.h


其次:


改写int fputc(int ch, FILE *f)函数


int fputc(int ch, FILE *f);

int fputc(int ch, FILE *f)
{

USART_SendData(USARTx, (uint8_t) ch);

while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TC) == RESET);

return ch;
}

最后:

在keil 平台上改下设置:

Use MicroLIB  ->Target -> Code Generation -> 选中Use MicroLIB

当然,前提是你初始化了USARTx


在IAR中一样的:

只不过最后一个设置改一下Projec t- >Options -> General Options -> Library Configuration中的Library 项由"Normal"改为"Full"


<think>好的,我现在需要解释嵌入式系统中printf重定向的原理。首先,我得回忆一下自己学过的相关知识,确保正确性。 用户可能对嵌入式开发有一定了解,但可能不清楚底层是如何实现printf到串口或其他外设的。我需要从基础开始讲起,逐步深入。 首先,printf在标准C库中默认输出到标准输出(stdout),通常是显示器。但在嵌入式系统中,特别是没有操作系统的环境下,没有默认的输出设备。因此,需要将printf重定向到硬件外设,如UART、USB或LCD等。这一步通常称为重定向。 接下来,要具体说明如何实现。在ARM开发中,比如使用GCC或ARMCC编译器,通常需要重写fputc或_write等低级函数。这是因为printf底层会调用这些函数来处理字符输出。例如,在STM32的HAL库中,重定向fputc函数,将字符通过UART发送出去。需要包含头文件,比如stdio.h,并确保链接了标准库。 然后,可能会涉及到串口初始化的步骤。比如配置USART的波特率、数据位、停止位等,并确保发送函数(如HAL_UART_Transmit)正确工作。这部分需要硬件相关的配置,用户可能需要根据具体MCU型号调整代码。 还需要注意一些常见问题,比如使用半主机模式。如果编译器启用了半主机,而没有正确配置,可能导致程序无法运行。这时需要关闭半主机,或者实现相应的接口函数。例如,在ARM Compiler中,可能需要重定义__sys_exit等函数。 另外,要考虑缓冲区的设置。默认情况下,printf可能使用行缓冲,导致在没有换行符时输出不及时。可以通过setvbuf函数设置为无缓冲模式,确保每个字符立即发送。 最后,可能给出示例代码,展示如何重写fputc和配置串口。但用户要求只讲解原理,所以代码部分可以简要提及,不展开详细说明。 总结整个流程:理解printf的底层调用机制,重写相关函数,配置硬件外设,处理编译器特定的配置,确保字符正确传输。需要结构清晰,分步骤解释,让用户能够理解每个环节的作用。</think>嵌入式系统中`printf`重定向的原理可分为以下步骤讲解: --- ### 一、标准库的默认行为 在标准C库中,`printf`函数默认通过**操作系统**将数据输出到终端(如屏幕)。但嵌入式系统通常**无操作系统**且无默认输出设备,因此需要手动重定向到硬件外设(如串口、LCD等)。 --- ### 二、底层函数依赖 `printf`的底层依赖于**字符输出函数**(如`fputc`或`_write`): - **关键函数**:`int fputc(int ch, FILE *f)` - **调用链**:`printf` → `vfprintf` → `fputc` --- ### 三、重定向核心原理 通过**重写底层函数**,将字符发送到硬件外设: ```c // 示例:重定向到串口 int __io_putchar(int ch) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 100); // 通过UART发送字符 return ch; } ``` --- ### 四、关键实现步骤 1. **硬件初始化** 配置外设(如UART的波特率、GPIO引脚等): ```c MX_USART1_UART_Init(); // STM32 HAL库的串口初始化 ``` 2. **重写fputc函数** 在工程中定义: ```c int fputc(int ch, FILE *f) { return __io_putchar(ch); // 调用自定义发送函数 } ``` 3. **处理编译器依赖** - **ARM Compiler (Keil)**:需重写`__stdout`和`__stdin` - **GCC**:需实现`_write`系统调用: ```c int _write(int fd, char *ptr, int len) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)ptr, len, 100); return len; } ``` --- ### 五、特殊问题处理 1. **半主机模式(Semihosting)** - **问题**:未关闭时可能导致程序卡死 - **解决**:在代码中禁用: ```c #pragma import(__use_no_semihosting) // ARM Compiler ``` 2. **缓冲模式** - **默认行缓冲**:未遇到`\n`时可能无输出 - **强制无缓冲**: ```c setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0); // 禁用缓冲 ``` --- ### 六、验证方法 1. 发送字符串`printf("Hello World\r\n")` 2. 通过串口助手查看接收数据 --- ### 总结 **本质**:通过替换标准库的底层字符输出函数,将数据导向自定义硬件外设。 **关键点**:理解编译器的底层依赖、正确配置硬件、处理缓冲与半主机问题。
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