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【嵌入式笔记】简要谈一谈嵌入式开发中重写printf的几种方法

嵌入式方法笔记重写开发 几种 printf 简要
2023-06-13 09:15:42 时间

文章目录

摘要 简单总结了一下几种重写printf的方法，有兴趣的可以参与讨论讨论。

抛砖引玉

我大概查阅并考证了一下，在嵌入式开发中重写printf大概有以下几种方法：

1 宏定义替换

比如将printf强制替换成rt_kprintf:

#define printf rt_kprintf

有些已经实现了类似printf打印接口的平台，我们就可以简单地这么干！

2 直接重写printf函数的实现

这种就比较生硬，直接自定义一个printf函数，类似这样：

char buf[256];
int printf(const char *format,...)
{
    va_list args;
    va_start(args, format);
    vsprintf(buf, format, args);
    va_end(args);
    
    usrt_send(buf, strlen(buf));

    return 0;
}

先用vsprintf之类的函数把参数格式化成字符串数组，然后直接调用串口之类的驱动发送接口发出去。

有些小平台的芯片，不想引入太多的依赖，就会这么干！

3 重写fputc/putchar接口

这种做法就是在bsp层重写fputc/putchar接口，在接口里面调用串口驱动发送出去，类似这样：

可以参考：bsp/stm32/stm32mp157a-st-discovery/board/CubeMX_Config/CM4/Src/openamp_log.c

#if defined ( __CC_ARM) || (__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6010050)
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int stdout_putchar(int ch)
#elif __GNUC__
/* With GCC/RAISONANCE, small log_info (option LD Linker->Libraries->Small log_info
   set to 'Yes') calls __io_putchar() */
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __attribute__(( weak )) __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __attribute__(( weak )) fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */

#if defined (__LOG_UART_IO_) || defined (__LOG_TRACE_IO_)
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  /* Place your implementation of fputc here */
  /* e.g. write a character to the USART1 and Loop until the end of transmission */
#if defined (__LOG_UART_IO_)
extern UART_HandleTypeDef huart;
  HAL_UART_Transmit(&huart, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
#endif
#if defined (__LOG_TRACE_IO_)
	log_buff(ch);
#endif
	return ch;
}

4 仿照POSIX的实现，从文件描述符0/1/2上面做文章

这种实现方法，在rt-thread中也可以见到，例如： bsp/qemu-vexpress-a9

我们可以通过反编译跟踪一下printf的调用轨迹：

341970 60086be4 <printf>:
341971 printf():
341972 60086be4:       b40f            push    {r0, r1, r2, r3}
341973 60086be6:       f24a 4288       movw    r2, #42120      ; 0xa488
341974 60086bea:       b500            push    {lr}
341975 60086bec:       f2c6 0209       movt    r2, #24585      ; 0x6009
341976 60086bf0:       b083            sub     sp, #12
341977 60086bf2:       ab04            add     r3, sp, #16
341978 60086bf4:       6810            ldr     r0, [r2, #0]
341979 60086bf6:       f853 2b04       ldr.w   r2, [r3], #4
341980 60086bfa:       6881            ldr     r1, [r0, #8]
341981 60086bfc:       9301            str     r3, [sp, #4]
341982 60086bfe:       f002 fbdd       bl      600893bc <_vfprintf_r>
341983 60086c02:       b003            add     sp, #12
341984 60086c04:       f85d eb04       ldr.w   lr, [sp], #4
341985 60086c08:       b004            add     sp, #16
341986 60086c0a:       4770            bx      lr

最终调用的是 _vfprintf_r

同时，我们在 build_v2/kernel/components/libc/posix/io/stdio/libc.c 中可以看到：

int libc_system_init(void)
{
#ifdef RT_USING_POSIX_STDIO
    rt_device_t dev_console;

    dev_console = rt_console_get_device();
    if (dev_console)
    {
        libc_stdio_set_console(dev_console->parent.name, O_RDWR);
    }
#endif /* RT_USING_POSIX_STDIO */
    return 0;
}
INIT_COMPONENT_EXPORT(libc_system_init);

通过这个libc_stdio_set_console接口，就通过将console设备驱动（比如串口）跟文件句柄输入、输出、错误绑在一块，这就回到了标准C库的实现逻辑了。

值得注意的是，这里调用printf还会调用编译器里面的c库：

compiler/gcc-arm-none-eabi-9-2019-q4-major/Linux64/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/9.2.1/../../../../arm-none-eabi/lib/thumb/v7/nofp/libc.a(lib_a-printf.o)
rtthread.map:7287:printf

总结

以上就是我总结的几种实现方法，也可可能不一定全对，欢迎大家指正。

如果你有更好的思路或实现方法，也欢迎拿出来讨论。

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架构师李肯 架构师李肯（全网同名），一个专注于嵌入式IoT领域的架构师。有着近10年的嵌入式一线开发经验，深耕IoT领域多年，熟知IoT领域的业务发展，深度掌握IoT领域的相关技术栈，包括但不限于主流RTOS内核的实现及其移植、硬件驱动移植开发、网络通讯协议开发、编译构建原理及其实现、底层汇编及编译原理、编译优化及代码重构、主流IoT云平台的对接、嵌入式IoT系统的架构设计等等。拥有多项IoT领域的发明专利，热衷于技术分享，有多年撰写技术博客的经验积累，连续多月获得RT-Thread官方技术社区原创技术博文优秀奖，荣获CSDN博客专家、CSDN物联网领域优质创作者、2021年度CSDN&RT-Thread技术社区之星、2022年RT-Thread全球技术大会讲师、RT-Thread官方嵌入式开源社区认证专家、RT-Thread 2021年度论坛之星TOP4、华为云云享专家（嵌入式物联网架构设计师）等荣誉。坚信【知识改变命运，技术改变世界】！

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