MCU软件最佳实践——使用printf打印数据
在mcu上开发应用时，使用串口打印调试信息是最常用的调试手段之一。printf是c标准库提供的函数，可以方便输出格式化的信息。但针对不同的mcu芯片，printf函数要能正常工作，需要做一些移植和适配工作。本文以at89c51为例，讲解printf的适配。
1. printf的原理
printf是一个可变参数函数，它根据用户提供的格式化字符串、可变参数，构造出一个最终要输出的字符串，然后调用stdio库的putchar函数打印输出信息到相应的设备。putchar针对不同的平台、不同的应用场景有不同的实现。例如在pc上，putchar打印输出到屏幕。
2. mcu上串口通信的配置
2.1 使用keil提供的putchar.c
#include "reg51.h"
#include "stdio.h"
// 已at89c51为例，波特率的设置参照文章结尾附表
void uart_init(void)
{
// 串口工作在10bit模式
// 采用可变波特率，波特率为定时器T1溢出率
// SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
// SM0 SM1:
// 00--同步移位方式
// 01--10bit异步收发，可变波特率，T1溢出率决定
// 10--11bit异步收发，固定波特率
// 11--11bit异步收发，波特率可变,T1溢出率决定
SCON = 0X50;
// 设置波特率为9600bps，假设外部晶振为11.0592MHz
// 1.T1工作在模式2，8bit自动充装模式
// 2.T1初始值为0xfd
// GATE C/#T M1 M0 GATE C/#T M1 M0
// M1M0:
// 00--13bit计数模式，
// 01--16bit计数模式，
// 10--8bit自动重装
TMOD = (TMOD & 0X0F) | (1 << 5);
TH1 = TL1 = 0XFD;
TR1 = 1; // 启动定时器
ES = 1;
EA = 1;
}
// 开启了串口中断，需要编写串口中断服务程序，否则程序跑飞
// 如果没有开启串口中断，可以不用下面的中断服务函数
void uart_isr(void) interrupt 4
{
if(RI) // 中断是接收数据触发
{
// 处理数据
}
if(TI) // 中断是发送数据触发
{
}
}
void main(void)
{
uart_init();
while(1)
{
printf("hello,uart\r\n");
}
}
编译上述代码，运行，发现单片机串口没有输出数据。
进入mdk安装目录，进入c51/lib目录下，发现有一个文件为putchar.c，打开putchar.c，定义如下：
/***********************************************************************/
/* This file is part of the C51 Compiler package */
/* Copyright KEIL ELEKTRONIK GmbH 1990 - 2002 */
/***********************************************************************/
/* */
/* PUTCHAR.C: This routine is the general character output of C51. */
/* You may add this file to a uVision2 project. */
/* */
/* To translate this file use C51 with the following invocation: */
/* C51 PUTCHAR.C */
/* */
/* To link the modified PUTCHAR.OBJ file to your application use the */
/* following Lx51 invocation: */
/* Lx51 , PUTCHAR.OBJ */
/* */
/***********************************************************************/
#include
#define XON 0x11
#define XOFF 0x13
/*
* putchar (full version): expands '\n' into CR LF and handles
* XON/XOFF (Ctrl+S/Ctrl+Q) protocol
*/
char putchar (char c) {
if (c == '\n') {
if (RI) {
if (SBUF == XOFF) {
do {
RI = 0;
while (!RI);
}
while (SBUF != XON);
RI = 0;
}
}
while (!TI);
TI = 0;
SBUF = 0x0d; /* output CR */
}
if (RI) {
if (SBUF == XOFF) {
do {
RI = 0;
while (!RI);
}
while (SBUF != XON);
RI = 0;
}
}
while (!TI);
TI = 0;
return (SBUF = c);
}
#if 0 // comment out versions below
/*
* putchar (basic version): expands '\n' into CR LF
*/
char putchar (char c) {
if (c == '\n') {
while (!TI);
TI = 0;
SBUF = 0x0d; /* output CR */
}
while (!TI);
TI = 0;
return (SBUF = c);
}
/*
* putchar (mini version): outputs charcter only
*/
char putchar (char c) {
while (!TI);
TI = 0;
return (SBUF = c);
}
#endif
分析代码后发现，程序运行到while(!TI)停止在该句，因为初始化后TI默认为0，而且还没有发送过数据，TI一直为0，因此程序不会继续向下执行。
解决方法：修改uart_init函数，添加TI = 1启动发送。
void uart_init(void)
{
// 串口工作在10bit模式
// 采用可变波特率，波特率为定时器T1溢出率
SCON = 0X50;
// 设置波特率为9600bps，假设外部晶振为11.0592MHz
// 1.T1工作在模式2，8bit自动充装模式
// 2.T1初始值为0xfd
TMOD = (TMOD & 0X0F) | (1 << 5);
TH1 = TL1 = 0XFD;
TR1 = 1; // 启动定时器
ES = 1;
EA = 1;
TI = 1; //#!!! 必须加这句，以启动发送，否则无法使用printf输出
}
2.2 用户自定义putchar函数
keil提供的putchar，带流控功能，同时，必须在初始化uart时候，保证调用了TI = 1以启动发送，否则printf无法打印输出。当然，用户可以自定义putchar函数，简单的实现如下：
char putchar(char c)
{
SBUFF = c;
while(!TI);
TI = 0;
return c;
}