如何利用printf函数来实现STM32串口打印的功能呢

常规打印方法

  在STM32的应用中，我们常常对printf进行重定向的方式来把打印信息printf到我们的串口助手。
  在MDK环境中，我们常常使用MicroLIB+fputc的方式实现串口打印功能，即：
  




  




  要实现fputc函数的原因是：printf函数依赖于fputc函数，重新实现fputc内部从串口发送数据即可间接地实现printf打印输出数据到串口。
  不知道大家有没有看过正点原子裸机串口相关的例程，他们的串口例程里不使用MicroLIB，而是使用标准库+fputc的方式。相关代码如：

#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
    int handle;
};

FILE __stdout;
/**
* @brief 定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
* @param void
* @return  void
*/
void _sys_exit(int x)
{
    x = x;
}

int fputc(int ch, FILE *f)
{
    while((USART1->ISR & 0X40) == 0); //循环发送,直到发送完毕

    USART1->TDR = (u8) ch;
    return ch;
}
#endif
关于这两种方法的一些说明可以查看Mculover666兄的《重定向printf函数到串口输出的多种方法》这篇文章。这篇文章中不仅包含上面的两种方法，而且也包含着在GCC中使用标准库重定向printf的方法。
  自己实现一个打印函数

  以上的几种方法基本上是改造C库的printf函数来实现串口打印的功能。其实我们也可以自己实现一个串口打印的功能。
  printf本身就是一个变参函数，其原型为：
  int printf (const char *__format, ...);  
所以，我们要重新封装的一个串口打印函数自然也应该是一个变参函数。具体实现如下：
  1、基于STM32的HAL库

#define TX_BUF_LEN  256     /* 发送缓冲区容量，根据需要进行调整 */
uint8_t TxBuf[TX_BUF_LEN];  /* 发送缓冲区                       */
void MyPrintf(const char *__format, ...)
{
  va_list ap;
  va_start(ap, __format);
  
  /* 清空发送缓冲区 */
  memset(TxBuf, 0x0, TX_BUF_LEN);
  
  /* 填充发送缓冲区 */
  vsnprintf((char*)TxBuf, TX_BUF_LEN, (const char *)__format, ap);
  va_end(ap);
  int len = strlen((const char*)TxBuf);
  
  /* 往串口发送数据 */
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&TxBuf, len, 0xFFFF);
}
因为我们使用printf函数基本不使用其返回值，所以这里直接用void类型了。
  自定义变参函数需要用到va_start、va_end等宏，需要包含头文件stdarg.h。关于变参函数的一些学习可以查看网上的一些博文
这里我们使用的是STM32的HAL库，其给我们提供HAL_UART_Transmit接口可以直接把整个发送缓冲区的内容给一次性发出去。

  2、基于STM32标准库

  若是基于STM32的标准库，就需要一字节一字节的循环发送出去，具体代码如：

#define TX_BUF_LEN  256     /* 发送缓冲区容量，根据需要进行调整 */
uint8_t TxBuf[TX_BUF_LEN];  /* 发送缓冲区                       */
void MyPrintf(const char *__format, ...)
{
  va_list ap;
  va_start(ap, __format);
   
  /* 清空发送缓冲区 */
  memset(TxBuf, 0x0, TX_BUF_LEN);
   
  /* 填充发送缓冲区 */
  vsnprintf((char*)TxBuf, TX_BUF_LEN, (const char *)__format, ap);
  va_end(ap);
  int len = strlen((const char*)TxBuf);
  
  /* 往串口发送数据 */
  for (int i = 0; i < len; i++)
  {
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)==RESET);   
USART_SendData(USART1, TxBuf);
  }
}
测试结果：
  




  




  我们也可以使用我们的MyPrintf函数按照上一篇文章：《C语言、嵌入式中几个非常实用的宏技巧》的方式封装一个宏打印函数：
  




  




  




  以上就是我们自定义方式实现的一种串口打印函数。
  但是，我想说：对于串口打印的使用，我们没必要自己创建一个打印函数。
  看到这，是不是有人想要打我了。。。。看了半天，你却跟我说没必要用。。。
  




  哈哈，别急，我们不应用在串口打印调试方面，那可以用在其它方面呀。
  （1）应用一：
  比如最近我在实际应用中：我们的MCU跑的是我们老大自己写的一个小的操作系统+我们公司自己开发的上位机。
  我们MCU端与上位机使用的是串口通讯，MCU往上位机发送的数据有两种类型，一种是HEX格式数据，一种是字符串数据。
  但是我们下位机的这两种数据，在通过串口发送之前都得统一把数据封包交给那个系统通信任务，然后再由通信任务发出去。
  在这里，就不能用printf了。老大也针对他的这个系统实现了一个deb_printf函数用于打印调试。
  但是，那个函数既复杂又很鸡肋，稍微复杂一点的数据就打印不出来了。
  因此我利用上面的思路给它新封装了一个打印调试函数，很好用，完美地兼容了老大的那个系统。具体代码就不分享了，大体代码、思路如上。
  （2）应用二：
  我们在使用串口与ESP8266模块通讯时，可利用类似这样的方式封装一个发送数据的函数，这个函数的使用可以像printf一样简单。
  可以以很简单的方式把数据透传至服务端，比如我以前的毕设中就有这么应用：