1、printf函数支持
1、避免使用半主机模式：两种方法:微库法、代码法
2、实现fputc函数：实现单个字符输出
2、半主机模式简介
用于 ARM 目标的一种机制，可将来自应用程序代码的输入/输出请求传送至运行调试器的主机
简单说:就是通过仿真器实现开发板在电脑上的输入和输出
一般我们:不使用半主机模式!!!
方法一:微库法
在魔术棒→Target选项卡，勾选:Use Micro LlB，即可避免半主机模式
方法二:代码法
1个预处理、2个定义、3个函数
1、#pragmaimport(__use_no_semihosting)，确保不从C库中使用半主机函数
2，定义:_FILE结构体，避免HAL库某些情况下报错
3，定义:FILE__stdout，避免编译报错
4，实现:_ttywrch、_sys_exit和_sys_command_string等三个函数
AC5和AC6不使用半主机模式稍有差异，详见源码
3、C语言中printf函数输出流程
代码实现printf
usart.h
/**
****************************************************************************************************
* @file usart.h
* @author 正点原子团队(ALIENTEK)
* @version V1.1
* @date 2023-06-05
* @brief 串口初始化代码(一般是串口1)，支持printf
* @license Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司
****************************************************************************************************
* @attention
*
* 实验平台:正点原子 STM32F103开发板
* 在线视频:www.yuanzige.com
* 技术论坛:www.openedv.com
* 公司网址:www.alientek.com
* 购买地址:openedv.taobao.com
*
* 修改说明
* V1.0 20211103
* 第一次发布
* V1.1 20230605
* 删除USART_UX_IRQHandler()函数的超时处理和修改HAL_UART_RxCpltCallback()
*
****************************************************************************************************
*/
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
/******************************************************************************************/
/* 引脚 和 串口 定义
* 默认是针对USART1的.
* 注意: 通过修改这几个宏定义,可以支持USART1~UART5任意一个串口.
*/
#define USART_TX_GPIO_PORT GPIOA
#define USART_TX_GPIO_PIN GPIO_PIN_9
#define USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */
#define USART_RX_GPIO_PORT GPIOA
#define USART_RX_GPIO_PIN GPIO_PIN_10
#define USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */
#define USART_UX USART1
#define USART_UX_IRQn USART1_IRQn
#define USART_UX_IRQHandler USART1_IRQHandler
#define USART_UX_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); }while(0) /* USART1 时钟使能 */
/******************************************************************************************/
#define USART_REC_LEN 200 /* 定义最大接收字节数 200 */
#define USART_EN_RX 1 /* 使能（1）/禁止（0）串口1接收 */
#define RXBUFFERSIZE 1 /* 缓存大小 */
extern UART_HandleTypeDef g_uart1_handle; /* HAL UART句柄 */
extern uint8_t g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN]; /* 接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 */
extern uint16_t g_usart_rx_sta; /* 接收状态标记 */
extern uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE]; /* HAL库USART接收Buffer */
void usart_init(uint32_t bound); /* 串口初始化函数 */
#endif
usart.c
/**
****************************************************************************************************
* @file usart.c
* @author 正点原子团队(ALIENTEK)
* @version V1.1
* @date 2023-06-05
* @brief 串口初始化代码(一般是串口1)，支持printf
* @license Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司
****************************************************************************************************
* @attention
*
* 实验平台:正点原子 STM32F103开发板
* 在线视频:www.yuanzige.com
* 技术论坛:www.openedv.com
* 公司网址:www.alientek.com
* 购买地址:openedv.taobao.com
*
* 修改说明
* V1.0 20211103
* 第一次发布
* V1.1 20230605
* 删除USART_UX_IRQHandler()函数的超时处理和修改HAL_UART_RxCpltCallback()
*
****************************************************************************************************
*/
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
/* 如果使用os,则包括下面的头文件即可. */
#if SYS_SUPPORT_OS
#include "os.h" /* os 使用 */
#endif
/******************************************************************************************/
/* 加入以下代码, 支持printf函数, 而不需要选择use MicroLIB */
#if 1
#if (__ARMCC_VERSION >= 6010050) /* 使用AC6编译器时 */
__asm(".global __use_no_semihosting\n\t"); /* 声明不使用半主机模式 */
__asm(".global __ARM_use_no_argv \n\t"); /* AC6下需要声明main函数为无参数格式，否则部分例程可能出现半主机模式 */
#else
/* 使用AC5编译器时, 要在这里定义__FILE 和 不使用半主机模式 */
#pragma import(__use_no_semihosting)
struct __FILE
{
int handle;
/* Whatever you require here. If the only file you are using is */
/* standard output using printf() for debugging, no file handling */
/* is required. */
};
#endif
/* 不使用半主机模式，至少需要重定义_ttywrch\_sys_exit\_sys_command_string函数,以同时兼容AC6和AC5模式 */
int _ttywrch(int ch)
{
ch = ch;
return ch;
}
/* 定义_sys_exit()以避免使用半主机模式 */
void _sys_exit(int x)
{
x = x;
}
char *_sys_command_string(char *cmd, int len)
{
return NULL;
}
/* FILE 在 stdio.h里面定义. */
FILE __stdout;
/* MDK下需要重定义fputc函数, printf函数最终会通过调用fputc输出字符串到串口 */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while ((USART_UX->SR & 0X40) == 0); /* 等待上一个字符发送完成 */
USART_UX->DR = (uint8_t)ch; /* 将要发送的字符 ch 写入到DR寄存器 */
return ch;
}
#endif
/******************************************************************************************/
#if USART_EN_RX /*如果使能了接收*/
/* 接收缓冲, 最大USART_REC_LEN个字节. */
uint8_t g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN];
/* 接收状态
* bit15， 接收完成标志
* bit14， 接收到0x0d
* bit13~0， 接收到的有效字节数目
*/
uint16_t g_usart_rx_sta = 0;
uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE]; /* HAL库使用的串口接收缓冲 */
UART_HandleTypeDef g_uart1_handle; /* UART句柄 */
/**
* @brief 串口X初始化函数
* @param baudrate: 波特率, 根据自己需要设置波特率值
* @note 注意: 必须设置正确的时钟源, 否则串口波特率就会设置异常.
* 这里的USART的时钟源在sys_stm32_clock_init()函数中已经设置过了.
* @retval 无
*/
void usart_init(uint32_t baudrate)
{
/*UART 初始化设置*/
g_uart1_handle.Instance = USART_UX; /* USART_UX */
g_uart1_handle.Init.BaudRate = baudrate; /* 波特率 */
g_uart1_handle.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; /* 字长为8位数据格式 */
g_uart1_handle.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; /* 一个停止位 */
g_uart1_handle.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; /* 无奇偶校验位 */
g_uart1_handle.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; /* 无硬件流控 */
g_uart1_handle.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; /* 收发模式 */
HAL_UART_Init(&g_uart1_handle); /* HAL_UART_Init()会使能UART1 */
/* 该函数会开启接收中断：标志位UART_IT_RXNE，并且设置接收缓冲以及接收缓冲接收最大数据量 */
HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE);
}
/**
* @brief UART底层初始化函数
* @param huart: UART句柄类型指针
* @note 此函数会被HAL_UART_Init()调用
* 完成时钟使能，引脚配置，中断配置
* @retval 无
*/
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
if (huart->Instance == USART_UX) /* 如果是串口1，进行串口1 MSP初始化 */
{
USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能串口TX脚时钟 */
USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能串口RX脚时钟 */
USART_UX_CLK_ENABLE(); /* 使能串口时钟 */
gpio_init_struct.Pin = USART_TX_GPIO_PIN; /* 串口发送引脚号 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; /* 复用推挽输出 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* IO速度设置为高速 */
HAL_GPIO_Init(USART_TX_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
gpio_init_struct.Pin = USART_RX_GPIO_PIN; /* 串口RX脚 模式设置 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;
HAL_GPIO_Init(USART_RX_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 串口RX脚 必须设置成输入模式 */
#if USART_EN_RX
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART_UX_IRQn); /* 使能USART1中断通道 */
HAL_NVIC_SetPriority(USART_UX_IRQn, 3, 3); /* 组2，最低优先级:抢占优先级3，子优先级3 */
#endif
}
}
/**
* @brief 串口数据接收回调函数
数据处理在这里进行
* @param huart:串口句柄
* @retval 无
*/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
if (huart->Instance == USART_UX) /* 如果是串口1 */
{
if ((g_usart_rx_sta & 0x8000) == 0) /* 接收未完成 */
{
if (g_usart_rx_sta & 0x4000) /* 接收到了0x0d（即回车键） */
{
if (g_rx_buffer[0] != 0x0a) /* 接收到的不是0x0a（即不是换行键） */
{
g_usart_rx_sta = 0; /* 接收错误,重新开始 */
}
else /* 接收到的是0x0a（即换行键） */
{
g_usart_rx_sta |= 0x8000; /* 接收完成了 */
}
}
else /* 还没收到0X0d（即回车键） */
{
if (g_rx_buffer[0] == 0x0d)
g_usart_rx_sta |= 0x4000;
else
{
g_usart_rx_buf[g_usart_rx_sta & 0X3FFF] = g_rx_buffer[0];
g_usart_rx_sta++;
if (g_usart_rx_sta > (USART_REC_LEN - 1))
{
g_usart_rx_sta = 0; /* 接收数据错误,重新开始接收 */
}
}
}
}
HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE);
}
}
/**
* @brief 串口1中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void USART_UX_IRQHandler(void)
{
#if SYS_SUPPORT_OS /* 使用OS */
OSIntEnter();
#endif
HAL_UART_IRQHandler(&g_uart1_handle); /* 调用HAL库中断处理公用函数 */
#if SYS_SUPPORT_OS /* 使用OS */
OSIntExit();
#endif
}
#endif
解析：
1、重定义fputc函数(单字符输出函数), printf函数最终会通过调用fputc输出字符串到串口
/* MDK下需要重定义fputc函数, printf函数最终会通过调用fputc输出字符串到串口 */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while ((USART_UX->SR & 0X40) == 0); /* 等待上一个字符发送完成 */
USART_UX->DR = (uint8_t)ch; /* 将要发送的字符 ch 写入到DR寄存器 */
return ch;
}
1、USART_UX->SR就是状态寄存器USART_SR，这个寄存器的第6位变为1的时候表示这一帧发送完成，第6位为0的时候表示这一帧还未发送完成，表示当前的这个字符发送成功没有
while ((USART_UX->SR & 0X40) == 0); /* 等待上一个字符发送完成 */
2、USART_UX->DR就是数据寄存器，将数据写入这个寄存器，然后串口将这个寄存器的数据发送出去
USART_UX->DR = (uint8_t)ch; /* 将要发送的字符 ch 写入到DR寄存器
3、屏蔽掉状态寄存器监测，会是啥样的
会出现乱码，因为printf是发送字符串，fputc是发送单个字符，如果不检测状态寄存器，printf会一直调用fputc，这是fputc中的数据一直变化，无法正确发出去
微库法实现
usart.c
/**
****************************************************************************************************
* @file usart.c
* @author 正点原子团队(ALIENTEK)
* @version V1.1
* @date 2023-06-05
* @brief 串口初始化代码(一般是串口1)，支持printf
* @license Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司
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* @attention
*
* 实验平台:正点原子 STM32F103开发板
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* 修改说明
* V1.0 20211103
* 第一次发布
* V1.1 20230605
* 删除USART_UX_IRQHandler()函数的超时处理和修改HAL_UART_RxCpltCallback()
*
****************************************************************************************************
*/
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
/* 如果使用os,则包括下面的头文件即可. */
#if SYS_SUPPORT_OS
#include "os.h" /* os 使用 */
#endif
/******************************************************************************************/
/* 加入以下代码, 支持printf函数, 而不需要选择use MicroLIB */
#if 1
// #if (__ARMCC_VERSION >= 6010050) /* 使用AC6编译器时 */
// __asm(".global __use_no_semihosting\n\t"); /* 声明不使用半主机模式 */
// __asm(".global __ARM_use_no_argv \n\t"); /* AC6下需要声明main函数为无参数格式，否则部分例程可能出现半主机模式 */
// #else
// /* 使用AC5编译器时, 要在这里定义__FILE 和 不使用半主机模式 */
// #pragma import(__use_no_semihosting)
// struct __FILE
// {
// int handle;
// /* Whatever you require here. If the only file you are using is */
// /* standard output using printf() for debugging, no file handling */
// /* is required. */
// };
// #endif
// /* 不使用半主机模式，至少需要重定义_ttywrch\_sys_exit\_sys_command_string函数,以同时兼容AC6和AC5模式 */
// int _ttywrch(int ch)
// {
// ch = ch;
// return ch;
// }
// /* 定义_sys_exit()以避免使用半主机模式 */
// void _sys_exit(int x)
// {
// x = x;
// }
// char *_sys_command_string(char *cmd, int len)
// {
// return NULL;
// }
// /* FILE 在 stdio.h里面定义. */
// FILE __stdout;
/* MDK下需要重定义fputc函数, printf函数最终会通过调用fputc输出字符串到串口 */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while ((USART_UX->SR & 0X40) == 0); /* 等待上一个字符发送完成 */
USART_UX->DR = (uint8_t)ch; /* 将要发送的字符 ch 写入到DR寄存器 */
return ch;
}
#endif
/******************************************************************************************/
#if USART_EN_RX /*如果使能了接收*/
/* 接收缓冲, 最大USART_REC_LEN个字节. */
uint8_t g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN];
/* 接收状态
* bit15， 接收完成标志
* bit14， 接收到0x0d
* bit13~0， 接收到的有效字节数目
*/
uint16_t g_usart_rx_sta = 0;
uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE]; /* HAL库使用的串口接收缓冲 */
UART_HandleTypeDef g_uart1_handle; /* UART句柄 */
/**
* @brief 串口X初始化函数
* @param baudrate: 波特率, 根据自己需要设置波特率值
* @note 注意: 必须设置正确的时钟源, 否则串口波特率就会设置异常.
* 这里的USART的时钟源在sys_stm32_clock_init()函数中已经设置过了.
* @retval 无
*/
void usart_init(uint32_t baudrate)
{
/*UART 初始化设置*/
g_uart1_handle.Instance = USART_UX; /* USART_UX */
g_uart1_handle.Init.BaudRate = baudrate; /* 波特率 */
g_uart1_handle.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; /* 字长为8位数据格式 */
g_uart1_handle.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; /* 一个停止位 */
g_uart1_handle.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; /* 无奇偶校验位 */
g_uart1_handle.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; /* 无硬件流控 */
g_uart1_handle.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; /* 收发模式 */
HAL_UART_Init(&g_uart1_handle); /* HAL_UART_Init()会使能UART1 */
/* 该函数会开启接收中断：标志位UART_IT_RXNE，并且设置接收缓冲以及接收缓冲接收最大数据量 */
HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE);
}
/**
* @brief UART底层初始化函数
* @param huart: UART句柄类型指针
* @note 此函数会被HAL_UART_Init()调用
* 完成时钟使能，引脚配置，中断配置
* @retval 无
*/
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
if (huart->Instance == USART_UX) /* 如果是串口1，进行串口1 MSP初始化 */
{
USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能串口TX脚时钟 */
USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能串口RX脚时钟 */
USART_UX_CLK_ENABLE(); /* 使能串口时钟 */
gpio_init_struct.Pin = USART_TX_GPIO_PIN; /* 串口发送引脚号 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; /* 复用推挽输出 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* IO速度设置为高速 */
HAL_GPIO_Init(USART_TX_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
gpio_init_struct.Pin = USART_RX_GPIO_PIN; /* 串口RX脚 模式设置 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;
HAL_GPIO_Init(USART_RX_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 串口RX脚 必须设置成输入模式 */
#if USART_EN_RX
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART_UX_IRQn); /* 使能USART1中断通道 */
HAL_NVIC_SetPriority(USART_UX_IRQn, 3, 3); /* 组2，最低优先级:抢占优先级3，子优先级3 */
#endif
}
}
/**
* @brief 串口数据接收回调函数
数据处理在这里进行
* @param huart:串口句柄
* @retval 无
*/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
if (huart->Instance == USART_UX) /* 如果是串口1 */
{
if ((g_usart_rx_sta & 0x8000) == 0) /* 接收未完成 */
{
if (g_usart_rx_sta & 0x4000) /* 接收到了0x0d（即回车键） */
{
if (g_rx_buffer[0] != 0x0a) /* 接收到的不是0x0a（即不是换行键） */
{
g_usart_rx_sta = 0; /* 接收错误,重新开始 */
}
else /* 接收到的是0x0a（即换行键） */
{
g_usart_rx_sta |= 0x8000; /* 接收完成了 */
}
}
else /* 还没收到0X0d（即回车键） */
{
if (g_rx_buffer[0] == 0x0d)
g_usart_rx_sta |= 0x4000;
else
{
g_usart_rx_buf[g_usart_rx_sta & 0X3FFF] = g_rx_buffer[0];
g_usart_rx_sta++;
if (g_usart_rx_sta > (USART_REC_LEN - 1))
{
g_usart_rx_sta = 0; /* 接收数据错误,重新开始接收 */
}
}
}
}
HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE);
}
}
/**
* @brief 串口1中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void USART_UX_IRQHandler(void)
{
#if SYS_SUPPORT_OS /* 使用OS */
OSIntEnter();
#endif
HAL_UART_IRQHandler(&g_uart1_handle); /* 调用HAL库中断处理公用函数 */
#if SYS_SUPPORT_OS /* 使用OS */
OSIntExit();
#endif
}
#endif
屏蔽掉代码法实现的部分，然后设置Use MicroLIB
