串口的printf实现

最近想搞一下SD卡，很久以前看过SD卡的规范以及相关的程序，后来由于种种原因，没有亲自去做，趁这几天没有上考研辅导课，就学习一下。但其中涉及到到串口的格式化数据传输问题，简单说就是相当于C语言中的printf()函数，只不过输出数据的不是屏幕，而是串口，于是上网找了一下资料，写一些心得。相关SD卡的只好待日后有时间、有心情再学习了。

WinAVR库中的printf()是可以直接传输数据到串口上的，但之前需要初始化很多东西。下面是avr-lib中的一个例子：

    #include <>

    static int uart_putchar(char c,  *stream);

    static  mystdout = (uart_putchar, NULL,

                                             );

    static int uart_putchar(char c,  *stream)

    {

      if (c == '\n')

        uart_putchar('\r', stream);

      (UCSRA, UDRE);

      UDR = c;

      return 0;

    }

    int main(void)

    {

      init_uart();

       = &mystdout;

      ("Hello, world!\n");

      return 0;

    }

 

从上面例子可以看出，在使用printf()之前的初始化比较麻烦，也不方便使用，而且编译出来的代码量也不少。因为这是标准库函数，要考虑到很多情况，其复杂的处理就不难理解了。所以在实际中可以按我们自己的需要来现实相同效果的printf，即相对简单一点，又不失实用性。

首先介绍可变参数函数。在文件中，定义了几个与可变参数相关的宏。——每个C编译器都支持这个头文件的，所以不用担心此文件的合法性。这些宏如下：

　　typedef char* va_list;

　　void va_start ( va_list ap, prev_param );

　　type va_arg ( va_list ap, type );

void va_end ( va_list ap );

 

其中，va_list 是一个字符指针，可以理解为指向当前参数的一个指针，取参必须通过这个指针进行。使用这些宏的步骤是如下。

1、在调用参数表之前，应该定义一个 va_list 类型的变量，以供后用，程序中这个变量名为ap；

2、对 ap 进行初始化，让它指向可变参数表里面的第一个参数，这是通过 va_start 来实现的，第一个参数是 ap 本身，第二个参数是在变参表前面紧挨着的一个变量；

3、 然后是获取参数，调用 va_arg，它的第一个参数是 ap，第二个参数是要获取的参数的指定类型，然后返回这个指定类型的值，并且把 ap 的位置指向变参表的下一个变量位置；

4、获取所有的参数之后，我们有必要将这个 ap 指针关掉，以免发生危险，方法是调用 va_end，他是输入的参数 ap 置为 NULL。

再来看一下具体的函数。为了避免与标准库发生冲突，将我们要实现的这个函数改名为myprintf，当然可以改为别的名称。这里保留函数的全部，包括当初的注释。

/*

* 说明：\r \n运行正常

* 为了避免冲突，改了一下名称

* 大约是半K字节左右

*/

//#define USERHEX   // not use this macro

static void myprintf(const char* fmt,...)

{

    const char* s;

    int d;

    char buf[16];

    va_list ap;

    va_start(ap,fmt);   // 将ap指向fmt（即可变参数的第一个?下一个？）

    while (*fmt)

    {

        if (*fmt != '%')

        {

            put_char(*fmt++);   // 正常发送

            continue;  

        }

        switch (*++fmt) // next of %

        {

        case 's':

            s = va_arg(ap,const char*); // 将ap指向者转成char*型，并返回之

            for (; *s; s++)

                put_char(*s);

            break;

        case 'x':

            d = va_arg(ap,int);     // 将ap指向者转成int型，并返回之

            itoa(d,buf,16);         // 将整型d以16进制转到buf中

            // 下面的做法还不如直接用库函数简单、代码量少！

            #ifdef USERHEX

            while (d)

            {

                const uint8 table[] = "0123456789ABCDEF";

                uint8 i = 0;

                buf[i++] = table[d & 0x0f];

                d >>= 4;

            }

            #endif

 

            for (s = buf; *s; s++)

                put_char(*s);

            break;

        case 'd':

            d = va_arg(ap,int);

            itoa(d,buf,10);         // 将整型d以10进制转到buf中

            for (s = buf; *s; s++)

                put_char(*s);

            break;

        default:

            put_char(*fmt);

            break;

        }

        fmt++;

    }

    va_end(ap);

}

 

思路很简单，先是用前面介绍的方法对可变参数进行处理，while循环是本函数的主体，主要对myprintf函数中的字符串进行解析，进行%之前的正常发送，当发现有%时，则对其一下位进行处理，此处分别处理了三种情况：即%s、%d和%x，分别代表以字符串、十进制和十六进制发送。其处理过程也简单，就是将与%对应的那一个变量转换为字符串——将十进制或十六进制数据都看成字符串，所以用到了itoa库函数，它的意思是将int类型转换成array，即字符串类型。它有三个参数，分别是要转换的数据、转换后数据存放的地方和以多少进制转换。在处理十六进制时，用了自己写的转换代码。测试结果发现，它还没有库函数那么方便、简洁，所以就不用了。大家可以自己试一下。

其实怎么样也要用到串口发送的函数的。该函数如下：

// 发送，出于某些原因，没有使用中断

static void put_char(uint8 data)

{

    if (data == '\r')

        put_char(0x09);

    while ( !(UCSRA & (1<  // 不为空，等之

        ;

    UDR = data;

}

它处理了’\r’的情况，实际测试中发现，它会自动处理’\n’，但不会处理’\r’，原因还没有知道。由于测试通过了，也就不管它了。

测试代码如下：

int main(void)

{

    usart_init_std();   // 初始化串口

    uint8 i = 100;

    uint8* s = "Word!";

    myprintf("\n\rHello %s\n\r0x%x = %d\n",s,i,i);

    return 0;

}

 

结果如下图：

与代码对比一下，可知它实现了我们所需要的功能——简单的功能。

其实只要理解了如何处理可变参数这就行了，其它的不是问题。本文参考了网上的文章，此处没有写明，如果不小心看到这篇文章与某文章大约一致，不要惊讶，在此声明一下。文后附本次完整工程。其它操作等方面，不一一说明。

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