STM32串口通信中使用printf发送数据配置方法(开发环境 Keil RVMDK)

在STM32串口通信程序中使用printf发送数据，非常的方便。可在刚开始使用的时候总是遇到问题，常见的是硬件访真时无法进入main主函数，其实只要简单的配置一下就可以了。

下面就说一下使用printf需要做哪些配置。

有两种配置方法：

一、对工程属性进行配置，详细步骤如下

1、首先要在你的main 文件中 包含“stdio.h” （标准输入输出头文件）。

2、在main文件中重定义函数   
如下：

1. // 发送数据
   
2.    int fputc(int ch, FILE *f)
   
3.    {
   
4.       USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch);// USART1 可以换成 USART2 等
   
5.       while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE));
   
6.       return (ch);
   
7.    }
   
8.    // 接收数据
   
9.    int GetKey (void)  
   
10. 
    
11.   {
    
12.       while (!(USART1->SR & USART_FLAG_RXNE));
    
13.       return ((int)(USART1->DR & 0x1FF));
    
14.    }

复制代码

这样在使用printf时就会调用自定义的fputc函数，来发送字符。

3、在工程属性的 “Target" -> "Code Generation" 选项中勾选 "Use MicroLIB"
   MicroLIB 是缺省C的备份库，关于它可以到网上查找详细资料。

二、第二种方法是在工程中添加“Regtarge.c”文件
1、在main文件中包含 “stdio.h” 文件

2、在工程中创建一个文件保存为 Regtarge.c ， 然后将其添加工程中在文件中输入如下内容（直接复制即可）

1. #include
   
2. #include
   
3. #pragma import(__use_no_semihosting_swi)
   
4. extern int  SendChar(int ch); // 声明外部函数，在main文件中定义
   
5. extern int  GetKey(void);
   
6. struct __FILE {
   
7.   int handle;                 // Add whatever you need here
   
8. };
   
9. FILE __stdout;
   
10. FILE __stdin;
    
11. int fputc(int ch, FILE *f) {
    
12.   return (SendChar(ch));
    
13. }
    
14. int fgetc(FILE *f) {
    
15.   return (SendChar(GetKey()));
    
16. }
    
17. void _ttywrch(int ch) {
    
18. SendChar (ch);
    
19. }
    
20. int ferror(FILE *f) {                            // Your implementation of ferror
    
21.   return EOF;
    
22. }
    
23. void _sys_exit(int return_code) {
    
24. label:  goto label;           // endless loop
    
25. }

复制代码

3、在main文件中添加定义以下两个函数

1. int SendChar (int ch)  {
   
2.   while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE)); // USART1 可换成你程序中通信的串口
   
3.   USART1->DR = (ch & 0x1FF);
   
4.   return (ch);
   
5. }
   
6. int GetKey (void)  {
   
7.   while (!(USART1->SR & USART_FLAG_RXNE));
   
8.   return ((int)(USART1->DR & 0x1FF));
   
9. }

复制代码

至此完成配置，可以在main文件中随意使用 printf 。


STM32程序添加printf函数后无法运行的解决方法（串口实验）

标准库函数的默认输出设备是显示器，要实现在串口或LCD输出，必须重定义标准库函数里调用的与输出设备相关的函数.

例如:printf输出到串口，需要将fputc里面的输出指向串口(重定向),方法如下:

只要自己添加一个int fputc(int ch, FILE *f)函数，能够输出字符就可以了

1. #ifdef __GNUC__
   
2. 
   
3. #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
   
4. #else
   
5. #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
   
6. #endif
   
7. 
   
8. PUTCHAR_PROTOTYPE
   
9. {
   
10.   
    
11.   
    
12.   USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
    
13.   
    
14.   while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
    
15.   return ch;
    
16. }

复制代码

因printf()之类的函数，使用了半主机模式。使用标准库会导致程序无法运行,以下是解决方法:


方法1.使用微库,因为使用微库的话,不会使用半主机模式.


方法2.仍然使用标准库,在主程序添加下面代码:

1. #pragma import(__use_no_semihosting)
   
2. 
   
3. _sys_exit(int x)
   
4. {
   
5.   x = x;
   
6. }
   
7. 
   
8. struct __FILE
   
9. {
   
10.   int handle;
    
11. };
    
12. 
    
13. FILE __stdout;

复制代码

IAR EWARM

General Options -- Library Configuration -- Library : Full < file descriptor support >

1. #include
   
2. 
   
3. #ifdef __GNUC__
   
4. 
   
5. #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
   
6. #else
   
7. #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
   
8. #endif
   
9. PUTCHAR_PROTOTYPE
   
10. {
    
11.   
    
12.   
    
13.   USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
    
14.   
    
15.   while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
    
16.   return ch;
    
17. }

复制代码

General Options -- Library Configuration -- Library : Normal < NO file descriptor support >

1. #include
   
2. 
   
3. size_t __write(int handle, const unsigned char * buffer, size_t size)
   
4. {
   
5.   // byte by byte write
   
6. }
   
7. 
   
8. size_t __dwrite(int handle, const unsigned char * buffer, size_t size)
   
9. {
   
10.   // buffer[ 0x50 ]
    
11. }

复制代码

Buffered Terminal Output : Enabled

xxwritebuffered.c

1. #define STORE_SIZE 80
   
2. 
   
3. static size_t storeLen = 0;
   
4. static unsigned char store[STORE_SIZE];

复制代码

uint8_t store[ 0x50 ];

uint32_t storelen;

printf() --> __dwrite() : buffer[0x50]

Buffered Terminal Output : Disabled

printf() --> __write(), byte by byte


自定义输出缓冲区

1. #define LOG_MAX_STR_LEN  512
   
2. void log_printf( const char * fmt, ... )
   
3. {
   
4.   char log_buf[ LOG_MAX_STR_LEN ];
   
5.   va_list args;
   
6. 
   
7.   va_start( args, fmt );
   
8.   int count = vsnprintf( log_buf, LOG_MAX_STR_LEN, fmt, args );
   
9.   va_end( args );
   
10. 
    
11.   // If an output error is encountered, a negative value is returned.
    
12.   if ( count < 0 )
    
13.     return;
    
14. 
    
15.   // "123456"    [123456][0X] : count = 6, n = 8
    
16.   // "1234567"   [1234567][0] : count = 7, n = 8
    
17.   // "12345678"  [1234567][0] : count = 8, n = 8
    
18.   // "123456789" [1234567][0] : count = 9, n = 8
    
19.   if ( count >= LOG_MAX_STR_LEN )
    
20.     count = LOG_MAX_STR_LEN - 1;
    
21. 
    
22.   // now log_buf is C string with the terminating null character
    
23.   __write(0, log_buf, count );
    
24. }

复制代码

log_printf --> __write(), bufferred

stm32系列单片机之printf重定向

在程序的调试过程中，除了那些高大上的调试手段外，printf无疑是我们最熟悉最顺手的调试方法。

通过使用printf，我们可以很方便很直观的获取当前程序的运行状态。

printf()函数是格式化输出函数, 一般用于向标准输出设备按规定格式输出信息。

但是在单片机开发中，一般情况下并不存在标准输出设备，因此我们需要将printf的输出信息重定向，也就是输出到其他输出设备中去。

在stm32平台上实现重定向的方式有两种，重定向至UART，或者通过JTAG的SW模式将printf重定向至SWO引脚输出。

首先介绍第一种，重定向至UART，这种方式我们比较熟悉，ST官方提供的固件库中也是使用的这种方法。

代码如下：在对UART进行初始化后，通过如下代码对printf进行重定向

1. int fputc(int ch, FILE *f)
   
2. {
   
3.   USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
   
4.   
   
5.   while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET)
   
6.   {}
   
7.   return ch;
   
8. }

复制代码

通过JTAG的SW模式将printf重定向至SWO引脚输出

1.在源码中添加对ITM端口寄存器的定义

1. #define ITM_Port8(n)    (*((volatile unsigned char *)(0xE0000000+4*n)))
   
2. #define ITM_Port16(n)   (*((volatile unsigned short*)(0xE0000000+4*n)))
   
3. #define ITM_Port32(n)   (*((volatile unsigned long *)(0xE0000000+4*n)))
   
4. 
   
5. #define DEMCR           (*((volatile unsigned long *)(0xE000EDFC)))
   
6. #define TRCENA          0x01000000

复制代码

2.通过如下代码将printf的输出重定向至ITM的Port 0

1. int fputc(int ch, FILE *f)
   
2. {
   
3.   if (DEMCR & TRCENA) {
   
4.     while (ITM_Port32(0) == 0);
   
5.     ITM_Port8(0) = ch;
   
6.   }
   
7.   return(ch);
   
8. }

复制代码

3.通过printf输出调试信息

1. printf("AD value = 0xX\r\n", AD_value);

复制代码

4.将Jtag设置为SW模式，并设置ITM的Port 0 获取信息。

STM32中重定向printf到SWO口

printf在命令行编程的时候是非常常用的，虽然是个老函数，但是功能强大，经久不衰

51等8位单片机由于RAM比较小，栈就比较小，跑printf比较吃力，

但是STM32这种32位单片机跑printf就很容易了，而作为一种调试手段，printf十分方便、直观。

比较常见的方法是把printf重定向到串口，不过这需要外接一个串口线，比较麻烦。

其实STM32自带的SWO口是能够异步输出数据的，而且不需要外接什么设备，

ST-LINK/J-Link等带SWO口的调试器都支持。

下面以STM32F4Discovery开发板+GCC为例说明。

根据这里的方法，也可以把printf定位到其他外设。

PS：IAR在编译选项里自带了printf via SWO的功能，就不需要外加设置了。

首先来说说怎么把信息输出到SWO口，一句话搞定。

ITM_SendChar(ch);

这是在core_cm4.h(如果是F1系列的那就是core_cm3.h)中定义的内联函数。

不过不需要特意去include这个头文件，通过#include "stm32f4xx.h"就间接地将core_cm4.h包含进来。

不过说起来，ITM这个东西其实严格来说是Cortex-M提供的一个特性，而不是STM32。

利用这个函数把信息输出到SWO口之后再打开St-Link Utility，

在菜单里找到ST-LINK→Printf via SWO Viewer就会弹出一个窗口，

设置System Clock为单片机内核频率，点Start就能看到输出的信息了。

接下来就是把printf函数输出的字符串重定向过去了。

由于单片机的外设功能是根据需求变化的，编译器不可能确定printf需要用到的外设资源，

于是乎它就干脆留了个接口，也就是_write函数，

当然除了_write函数之外还有_read等其他函数，不过这里我们用不到。

其声明为 int _write(int fd, char* ptr, int len);

关于_write函数，说简单点，就是所有涉及到输出字符串的函数，

比如printf和putchar()，最终都会跑到_write函数，这里fd是文件标识符，说开来就比较复杂了，

这里我们用得到的就只有STDOUT_FILENO跟STDERR_FILENO，

其中前一个是标准输出的文件标识符的预定义变量，后一个是错误输出的文件标识符预定义变量。

第二个变量ptr是需要输出的字符串首地址，len就是输出长度。

当我们调用printf函数后，C运行库会把输入变量转换为最终需要输出的字符串，

然后调用_write函数，将结果输出。我们的工作就是实现一个_write函数。

新建一个_write.c文件，内容如下：

1. #include
   
2. #include
   
3. 
   
4. #include "stm32f10x.h"
   
5. 
   
6. #ifdef _DEBUG
   
7. 
   
8. int _write(int fd, char* ptr, int len)
   
9. {
   
10. if (fd == STDOUT_FILENO || fd == STDERR_FILENO)
    
11. {
    
12. int i = 0;
    
13. while(i<<span style="font-family: 'Courier New' !important; line-height: 1.8; margin: 0px; padding: 0px;">len)
    
14. ITM_SendChar(ptr[i++]);
    
15. }
    
16. return len;
    
17. }
    
18. 
    
19. #endif

复制代码

加了个#ifdef _DEBUG 的效果是未加 _DEBUG 定义的时候就忽略下面的东西，

因为这东西主要是用在调试阶段，RELEASE版本里面都用不到了，而且多少还是会影响速度。

其他东西就很简单了- -不需要多说明了吧。

直接编译能通过，但是链接会报错，提示无法找到_read之类的一堆函数。

在链接脚本的下面libgcc.a ( * )后面加上libnosys.a ( * )，就不会报错了。

具体原因涉及到Cortex-M3使用的newlib库的实现，就不具体展开了。

好吧好吧，其实我也不知道。

如果想把信息定位到串口，可以直接把ITM_SendChar改成相应的串口函数，

也可以利用DMA，先把数据拷贝到DMA缓冲区，让DMA自动传数据，提高响应速度。


STM32片内外设--DBG之Keil SWO输出

1) 加入stdio.h,这样你就可以调用printf函数了
2) 使能SWO输出

使能SWO输出。最简单的办法就是将如下的函数拷贝到你的工程里面，并且在mian函数初始化之后调用该函数。

1. void setupSWO(void)
   
2. {
   
3. uint32_t *dwt_ctrl = (uint32_t *) 0xE0001000;
   
4. uint32_t *tpiu_prescaler = (uint32_t *) 0xE0040010;
   
5. uint32_t *tpiu_protocol = (uint32_t *) 0xE00400F0;
   
6. 
   
7. CMU->HFPERCLKEN0 |= CMU_HFPERCLKEN0_GPIO;
   
8. 
   
9. GPIO->ROUTE |= GPIO_ROUTE_SWOPEN;
   
10. #if defined(_EFM32_GIANT_FAMILY)
    
11. 
    
12. GPIO->ROUTE = (GPIO->ROUTE & ~(_GPIO_ROUTE_SWLOCATION_MASK)) | GPIO_ROUTE_SWLOCATION_LOC0;
    
13. 
    
14. GPIO->P[5].MODEL &= ~(_GPIO_P_MODEL_MODE2_MASK);
    
15. GPIO->P[5].MODEL |= GPIO_P_MODEL_MODE2_PUSHPULL;
    
16. #else
    
17. 
    
18. GPIO->ROUTE = (GPIO->ROUTE & ~(_GPIO_ROUTE_SWLOCATION_MASK)) | GPIO_ROUTE_SWLOCATION_LOC1;
    
19. 
    
20. GPIO->P[2].MODEH &= ~(_GPIO_P_MODEH_MODE15_MASK);
    
21. GPIO->P[2].MODEH |= GPIO_P_MODEH_MODE15_PUSHPULL;
    
22. #endif
    
23. 
    
24. CMU->OSCENCMD = CMU_OSCENCMD_AUXHFRCOEN;
    
25. 
    
26. while(!(CMU->STATUS & CMU_STATUS_AUXHFRCORDY));
    
27. 
    
28. 
    
29. CoreDebug->DHCSR |= 1;
    
30. CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
    
31. 
    
32. 
    
33. *dwt_ctrl = 0x400113FF;
    
34. 
    
35. *tpiu_prescaler = 0xf;
    
36. 
    
37. *tpiu_protocol = 2;
    
38. 
    
39. ITM->LAR = 0xC5ACCE55;
    
40. ITM->TCR = 0x10009;
    
41. }

复制代码

3) 配置Keil的工程选项

打开Keil的工程配置，选择Debug页面，选择仿真器为Cortex-M/R J-Link/J-Trace, 并点击仿真器选项边上的setting选项，打开具体的设置窗口。

在打开的窗口中，切换到Trace页面，选中Enable，并且设置Core Clock为14MHz，分频选项为Core Clock/16。详情如下:
4) 在初始化SWO函数之后的地方，使用printf函数进行输出。例如printf("Hello world")。

5) 在你的工程里面，需要添加如下的函数：

1. struct __FILE
   
2. 
   
3. {
   
4. 
   
5.   int handle;
   
6. 
   
7. };
   
8. 
   
9. FILE __stdout;
   
10. FILE __stdin;
    
11. int fputc(int ch, FILE *f)
    
12. 
    
13. {
    
14.   ITM_SendChar(ch);
    
15.   return(ch);
    
16. }

复制代码

6) 编译你的代码，并且进入Debug状态

7) 打开Keil的printf-view窗口, 通过 View -> Serial Windows -> Debug(printf) View

8) 点击运行之后，在Debug (printf) View里即可查看

先收藏，需要的时候拿出来弄一下printf

支持一个！！

在群里看到朋友共享的GCC下printf函数实现的方法：

1. int _write(int fd, char *ptr, int len)
   
2. {
   
3.     HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*) ptr, len, 0xFFFF);
   
4.     return len;
   
5. }
   
6. 
   
7. int _read(int fd, char *ptr, int len)
   
8. {
   
9.     *ptr = 0x00;    //Flush the character buffer
   
10.     HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*) ptr, 1, 0xFFFF);
    
11.     return 1;
    
12. }
    

复制代码

一开始使用时总觉得有问题，有些数没被发出来。
后来查询得知，printf()语句里面最后加上\r\n后才输出数据，我之前习惯在前边加\r\n。

这个太厉害了！谢谢分享。以前看正点原子的串口代码看得云里雾里