分享一下单片机自定义printf函数

21ic电子网 · 公众号 · 半导体 · 2024-11-18 15:48

正文

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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