STM32的printf函数重定向

在前面学习了STM32的串口编程，通过USART1向计算机的串口调试助手打印数据，或者接收计算机串口调试助手的数据，接下来我们可以实现STM32工程上的printf()函数了，方便用于程序开发中调试信息的打印。

1. 法1：使用MicroLIB库

1.1 KEIL-MDK中的Use MicroLIB选项

在MDK开发环境中，

MicroLib是缺省c库的备选库，它可装入少量内存中，与嵌入式应用程序配合使用，且这些应用程序不在操作系统中运行。
MicroLib进行了高度优化以使代码变得很小，功能比缺省c库少，不具备某些ISO c特性，部分库函数的运行速度也比较慢，如内存拷贝函数memcpy()。
MicroLib与缺省c库之间的主要差异在网上有许多文章都有写到，这里摘抄记录：
(1)MicroLib 不符合 ISO C 库标准。 不支持某些 ISO 特性，并且其他特性具有的功能也较少。
(2)MicroLib 不符合 IEEE 754 二进制浮点算法标准。
(3)MicroLib 进行了高度优化以使代码变得很小。
(4)无法对区域设置进行配置。 缺省 C 区域设置是唯一可用的区域设置。
(5)不能将 main() 声明为使用参数，并且不能返回内容。
(6)不支持 stdio，但未缓冲的 stdin、stdout 和 stderr 除外。
(7)MicroLib对 C99 函数提供有限的支持。
(8)MicroLib不支持操作系统函数。
(9)MicroLib不支持与位置无关的代码。
(10)MicroLib不提供互斥锁来防止非线程安全的代码。
(11)MicroLib不支持宽字符或多字节字符串。
(12)与stdlib不同，MicroLib不支持可选择的单或双区内存模型。MicroLib只提供双区内存模型，即单独的堆栈和堆区。

MicroLib提供了一个有限的stdio子系统，它仅支持未缓冲的stdin、stdout和stderr，那么也就是说勾选了Use MicroLib选项后，在代码工程中就可以使用printf()函数咯？
然而事实并非如此，这样直接使用printf()函数，其打印的字符串最终不知道打印到何处。我们要做的是将调试信息打印到USART1中，所以需要对printf()函数所依赖的打印输出函数fputc()重定向(MicroLib中的printf()函数打印操作依赖fputc())。

1.2 重定向fputc函数

在MicroLib的stdio.h中，fputc()函数的原型为：

int fputc(int ch, FILE* stream)

此函数原本是将字符ch打印到文件指针stream所指向的文件流去的，现在我们不需要打印到文件流，而是打印到串口1。基于前面的代码：

#include 
int fputc(int ch, FILE* stream)
{
    //USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch);
    //while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE));
    USART_SendChar(USART1, (uint8_t)ch);
    return ch;
}

注意，需要包含头文件stdio.h，否则FILE类型未定义。
勾选了Use MicroLib选项，重定向fputc()函数后，我们就可以在工程代码中使用printf()函数了：

int main(void)
{

    USART_Configuration();
    //USART_SendString(USART1, "HelloWorld\n");
    //USART_SendChar(USART1, 'h');
    printf("\r\nstm32f103rct6\r\n");
    printf("\r\nCortex-M3\r\n");
    while (1);  

    return 0;
}

printf()函数的使用方法跟之前一样，运行结果：

2. 法2：不使用MicroLIB库

2.1 半主机模式

半主机模式是ARM的一种机制，实现将来ARM应用程序代码的输入/输出请求传送至运行着调试器的主机。例如设置使用半主机模式下的ARM应用程序，可以使用printf()和scanf()来使用主机的显示器和键盘，而不需要在ARM系统上搭配显示器和键盘。
半主机通过一组定义好的软件指令(如SVC)来实现的，这些指令在程序控制下产生异常，ARM应用程序调用半主机对应的异常处理函数，然后调试代理处理该异常。

第二段话感觉理解起来有点模糊，但是第一段还是懂它在讲什么的。一般的ARM应用程序中并不需要半主机操作，在这里为确保ARM应用程序中没有链接MicroLib的半主机相关函数，我们要取消ARM的半主机工作模式。

2.2 实现代码

在工程中加上如下代码：

//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)                             
struct __FILE { 
    int handle; 
}; 

FILE __stdout;          
_sys_exit(int x) 
{ 
    x = x; 
}

int fputc(int ch, FILE *f){      
    while((USART1->SR&0X40)==0);
    USART1->DR = (u8) ch;      
    return ch;
}

上面的代码摘自正点原子的范例程序，具体每一行的意义目前也不大清楚。这样操作后，在不使用MicroLib的前提下，仍能使用printf()函数将调试信息打印到USART1上了。