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2019年10月10日 | MSP430程序库<四>printf和scanf函数移植
2019-10-10 来源：eefocus
printf 和scanf函数是C语言中最常用的输入出函数，从学习C语言开始，就开始使用这两个函数，然而当写用C语言写单片机程序时却不能使用这两个函数，总觉得单片机的C语言和一般的C语言差别很大，写起来不大方便；其实，单片机的C语言也是标准C语言上扩展或是改动的，都支持格式化输入输出函数（printf 和scanf）；事实上，printf，scanf只负责格式化输入输出的字符，至于从哪儿输入，输出到哪儿，他们分别依靠getchar和putchar函数，只要实现单片机上的getchar函数和putchar函数，即可正常使用printf函数和scanf函数，这可以给我们单片机的信息交互带来很多方便。下面我们就来实现他们的移置。
硬件介绍：
硬件部分只需字符型输入输出设备：scanf从输入字符型设备读取字符，printf输出到字符型输出设备。在这里，我选用的字符型输入设备是超级终端，通过串口与单片机连接，输入字符；输出设备是超级终端和12864的液晶。scanf从串口读入字符，printf输出字符到串口和液晶。
有关串口的预提信息参考：MSP430程序库<二>UART异步串口。
有关液晶的具体信息参考：MSP430程序库<三>12864液晶程序库。
scanf还可以从按键读取信息，可以参考移置方法自行移置。
程序实现：
printf
单片机在调用printf时，printf是负责将数据解析成ASCII码流，通过调用putchar函数依次将字符发出。如果在putchar内编写从串口发送一字节数据，则printf的结果将从单片机串口发送出；如果putchar是向液晶写字符，让液晶显示一个字符，则printf的结果将显示在液晶上。本程序实现putchar同时向串口和液晶同时发送一个字符（液晶是显示一个字符）。
putchar函数如下：
int putchar(int ch)
{
putchar2Com(ch);
putchar2Lcd(ch);
return (ch);
}
程序先向串口发送一个字符，然后像向晶发送字符。
其中：putchar2Com，向串口发送一个字符，代码如下：
int putchar2Com(int ch)
{
if (ch == 'n') // 'n'(回车)扩展成 'n''r' (回车+换行)
{
UartWriteChar('r') ; //0x0d 换行
}
UartWriteChar(ch); //从串口发出数据
return (ch);
}
代码仅仅调用向串口写字符的函数UartWriteChar(ch)（详见Uart.c，在<二>中有介绍），当要输出换行时，需先输出’n’将光标移至本行首位置，还需要’r’（换行）才能将光标置于下一行起始位置，即将’n’扩展为’r’,’n’两个字节依次发出。
purchar2Lcd函数比较复杂，因为我所使用的12864液晶是中文字库的液晶，每行8个地址，可以显示8个中文字符或16个英文字符，而putchar只发出一个字节，需要判断每个地址的前半字还是后半字（因为每个字可以显示中文，如果中文的两个字节在相邻的两个地址上，将不会显示，或是显示乱码）。
上代码：
int putchar2Lcd(int ch)
{
char addr,dat;
if (ch == 'n') // 'n'(回车),换行
{
ChangeNextRow();
}
else
{
addr = LcdReadAddr();
if(ch < 0x80)
{
LcdWriteData(ch);
}
else
{
LcdWriteData(0x20); //写入一个空字符，根据地址判断是否为前半字
if(addr == LcdReadAddr()) //前半字 从新写入ch字符
{
LcdWriteComm(addr);
LcdWriteData(ch);
}
else
{
LcdWriteComm(addr);
dat = LcdReadData();
if(dat < 0x80) //前一个字符是英文字符
{
LcdWriteData(0x20); //空格
}
LcdWriteData(ch);
}
}
}
if((addr != LcdReadAddr()) && //写入的是行最后位的后半字则换行
(addr==0x87 || addr==0x97 || addr==0x8F || addr==0x9F))
{
ChangeNextRow();
}
return (ch);
}
这个函数首先判断换行；然后处理其他一般字符，如果是英文字符，不用考虑前后半字，只需正常写入液晶即可；如果是中文字符，在判断是否是前半字，前半字则直接写入，后半字则判断之前写入的前半字是否是中文，是则直接写入，不是则把英文字符移入后半字，然后写入；最后判断是否到行尾，是则换行。
程序更新为：更新日期：20110821 18:51
目的是修复原来，行尾前半字为英文，再输入中文会显示乱码。
int putchar2Lcd(int ch)
{
char addr,dat;
char changeRowFlag = 0;
if (ch == 'n') // 'n'(回车),换行
{
ChangeNextRow();
changeRowFlag = 1;
}
else if (ch == 'b') // 'b' (退格)
{
BackSpace();
}
else
{
addr = LcdReadAddr();
if(ch < 0x80)
{
LcdWriteData(ch);
}
else
{
LcdWriteData(0x20); //写入一个空字符，根据地址判断是否为前半字
if(addr == LcdReadAddr()) //前半字 从新写入ch字符
{
LcdWriteComm(addr);
LcdWriteData(ch);
}
else
{
LcdWriteComm(addr);
dat = LcdReadData();
if(dat < 0x80) //前一个字符是英文字符
{
LcdWriteData(0x20); //空格
}
if((addr != LcdReadAddr()) && //写入的是行最后位的后半字则换行
(addr==0x87 || addr==0x97 || addr==0x8F || addr==0x9F))
{
ChangeNextRow();
changeRowFlag = 1;
}
LcdWriteData(ch);
}
}
}
if((addr != LcdReadAddr()) && //写入的是行最后位的后半字则换行,且未换过行
(changeRowFlag == 0) &&
(addr==0x87 || addr==0x97 || addr==0x8F || addr==0x9F))
{
ChangeNextRow();
}
return (ch);
}
前后半字判断方法如下：读液晶地址，向液晶写入一个空格，再读地址，两地址相同则是前半字，不同则是后半字。读地址函数在Lcd12864.c中，新加入函数，代码如下：
char LcdReadAddr()
{
char ch;
WaitForEnable();
CLR_RS;
SET_RW;
DATA_DIR_IN;
SET_EN;
_NOP();
ch = DATA_IN; //读数据
CLR_EN;
DATA_DIR_OUT;
return (ch|0x80);
}
这个是读地址，ch|0x80是因为写入液晶地址首位应为1.。
液晶中新加入两个函数，一个是上边的读地址，另外一个是读数据；作用是读取液晶当前地址处的数据，从而判断之前半字是否是中文。代码如下：
char LcdReadData()
{
char ch;
WaitForEnable();
SET_RS;
SET_RW;
DATA_DIR_IN;
SET_EN;
_NOP();
ch = DATA_IN; //读数据
CLR_EN;
DATA_DIR_OUT;
return ch;
}
另外 putchar还调用了换行——ChangeNextRow函数，完成液晶输出换至下一行。
代码如下：
void ChangeNextRow()
{
char addr;
addr = LcdReadAddr(); //当前地址
if(addr <= 0x88)
{
LcdWriteComm(0x90);
}
else if(addr <= 0x90)
{
LcdWriteComm(0x98);
}
else if(addr <= 0x98)
{
LcdWriteComm(0x88);
}
else
{
AddNewline(); //添加行，同时向上滚动
LcdWriteComm(0x98);
}
}
读取当前地址，判断在哪一行，然后写入下一行首地址；如果是最后一行，则所有安徽那个向上移，写入最后一行首地址。
AddNewLine函数完成所有行向上滚动一行，然后地址定位至最后一行。
代码如下：
void AddNewline()
{
char str[17];
str[16] = 0;
//第二行 移至第一行
LcdWriteComm(0x90);
LcdReadData(); //空读取
for(int i = 0;i<16;i++)
{
str[i] = LcdReadData();
}
LcdWriteString(0x80,str);
//第三行 移至第二行
LcdWriteComm(0x88);
LcdReadData();
for(int i = 0;i<16;i++)
{
str[i] = LcdReadData();
}
LcdWriteString(0x90,str);
//第四行 移至第三行
LcdWriteComm(0x98);
LcdReadData();
for(int i = 0;i<16;i++)
{
str[i] = LcdReadData();
}
LcdWriteString(0x88,str);
//第四行 空白
LcdWriteString(0x98," "); //十六个空格
}
读出下一行数据，写入上一行，最后一行写入空格即可。
到此putchar函数全部完成，printf移植的程序部分完成，使用方法详见使用示例。
scanf
scanf和printf类似，其只负责格式化输入的字符，字符来源是从getchar函数获取；同样，在使用scanf函数之前，要针对字符输入源自行编写getchar函数
最简getchar：
int getchar()
{
return (putchar(UartReadChar()));
}
这是最简单的getchar函数，直接调用读取字符函数，输出并返回。
但是人的输入过程会偶尔犯错误的，为了支持退格键等，需要开辟一个缓存区。
详细代码如下：
#define LINE_LENGTH 80 //行缓冲区大小，决定每行最多输入的字符数
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