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2021年12月27日 | 在STM8单片机中自己实现 printf（）函数功能

2021-12-27 来源：eefocus

由于STM8单片机本身内存比较小，而系统自带的printf()函数又比较占据空间，所以在稍微大一点的工程中有时候一使用 printf() 函数就会导致单片机内存不足，于是想着能不能自己写一个比较小的函数来实现类似printf()函数的功能。经过网上查找资料和总结终于找到了一个占用内存比较小，又能实现串口打印功能的方法。

现在将自己的方法分享出来，这里使用 STM8S003F3P6单片机测试。

首先新建一个工程，专门用来测试串口功能。

串口部分相关代码如下：

//串口

void Uart1_IO_Init( void )

{

PD_DDR |= ( 1 << 5 ); //输出模式 TXD

PD_CR1 |= ( 1 << 5 ); //推挽输出

PD_DDR &= ~( 1 << 6 ); //输入模式 RXD

PD_CR1 &= ~( 1 << 6 ); //浮空输入

}

//波特率最大可以设置为38400

void Uart1_Init( unsigned int baudrate )

{

unsigned int baud;

baud = 16000000 / baudrate;

Uart1_IO_Init();

UART1_CR1 = 0; //禁止发送和接收

UART1_CR2 = 0; //8 bit

UART1_CR3 = 0; //1 stop

UART1_BRR2 = ( unsigned char )( ( baud & 0xf000 ) >> 8 ) | ( ( unsigned char )( baud & 0x000f ) );

UART1_BRR1 = ( ( unsigned char )( ( baud & 0x0ff0 ) >> 4 ) );

UART1_CR2_bit.REN = 1; //接收使能

UART1_CR2_bit.TEN = 1; //发送使能

UART1_CR2_bit.RIEN = 1; //接收中断使能

}

//阻塞式发送函数

void SendChar( unsigned char dat )

{

while( ( UART1_SR & 0x80 ) == 0x00 ); //发送数据寄存器空

UART1_DR = dat;

}

//发送字符串

void SendString( unsigned char* s )

{

while( 0 != *s )

{

SendChar( *s );

s++;

}

//接收中断函数中断号18

#pragma vector = 20 // IAR中的中断号，要在STVD中的中断号上加2

__interrupt void UART1_Handle( void )

{

unsigned char res = 0;

UART1_SR &= ~( 1 << 5 ); //RXNE 清零

res = UART1_DR;

}

主程序代码如下：

void main( void )

{

__asm( "sim" ); //禁止中断

SysClkInit();

delay_init( 16 );

LED_GPIO_Init();

Uart1_IO_Init();

Uart1_Init( 9600 );

__asm( "rim" ); //开启中断

while( 1 )

{

}

编译代码之后，在map文件中查看代码大小。

在这里插入图片描述

可以看到此时串口占用代码大小只有100个字节左右，占用代码量很小，接下来在主程序中使用printf()函数打印数据。

在这里插入图片描述

在main()函数中使用printf()函数打印字符串，这里要注意一点，要使用printf()函数时，需要在串口中实现 putchar( ) 函数，因为printf( )函数最终会调用这个putchar( ) 函数打印字符。putchar( ) 函数和SendChar( )函数的功能其实是一样的。

int putchar( int ch )

{

while( !( UART1_SR & 0X80 ) ); //循环发送,直到发送完毕

UART1_DR = ( u8 ) ch;

return ch;

}

通过串口助手可以看到字符串可以正常打印了，此时再次查看map文件。

在这里插入图片描述

串口文件的字节数变成了110多个，比原来多了10个，但是总的字节数由六百多个变成了两千多个，翻了好几倍。这里只使用了一条打印语句，内存占用多了2K多。

下面不使用系统自带的这个printf( )函数了，重新自己实现一个printf( ) 函数。在网上找到一个使用最多的方法。

#include "stdarg.h"

#include "stdio.h"

#include "string.h"

//自定义串口的printf 函数

char uart_buf[50];

void uart_printf( char* fmt, ... ) //无法列出传递函数的所有实参的类型和数目时,可以用省略号指定参数表

{

u16 i, j;

va_list ap; //va_list 是一个字符指针，可以理解为指向当前参数的一个指针，取参必须通过这个指针进行。

va_start( ap, fmt ); //va_start函数来获取参数列表中的参数，使用完毕后调用va_end()结束

vsprintf( ( char* )uart_buf, fmt, ap ); // 把生成的格式化的字符串存放在这里

va_end( ap );

i = strlen( ( const char* )uart_buf ); //此次发送数据的长度

for( j = 0; j < i; j++ ) //循环发送数据

{

while( ( UART1_SR & 0x80 ) == 0x00 ); //发送数据寄存器空

UART1_DR = uart_buf[j];

}

使用可变参数的原理，通过调用系统 vsprintf() 函数来打印。

在这里插入图片描述

通过调用自定义的 uart_printf（）函数来打印字符串，通过串口助手可以看到，字符串也能正常打印。下面通过map文件查看文件占用内存大小。

在这里插入图片描述

通过map文件中的内容可以看到，这个方法比直接调用系统的printf（）函数占用的空间还大。可以网上的这个方法也不好。于是又重新找了一个方法。

#include "stdarg.h"

#include "stdio.h"

功能：将int型数据转为2，8，10，16进制字符串

参数：value --- 输入的int整型数

str --- 存储转换的字符串

radix --- 进制类型选择

注意：8位单片机int字节只占2个字节

char *int2char( int value, char *str, unsigned int radix )

{

char list[] = "0123456789ABCDEF";

unsigned int tmp_value;

int i = 0, j, k = 0;

if ( NULL == str )

{

return NULL;

}

if ( 2 != radix && 8 != radix && 10 != radix && 16 != radix )

{

return NULL;

}

if ( radix == 10 && value < 0 )

{

//十进制且为负数

tmp_value = ( unsigned int )( 0 - value );

str[i++] = '-';

k = 1;

}

else

{

tmp_value = ( unsigned int )value;

}

//数据转换为字符串，逆序存储

{

str[i ++] = list[tmp_value % radix];

tmp_value /= radix;

}

while( tmp_value );

str[i] = '';

//将逆序字符串转换为正序

char tmp;

for ( j = k; j < ( i + k ) / 2; j++ )

{

tmp = str[j];

str[j] = str[i - j - 1 + k];

str[i - j - 1 + k] = tmp;

}

return str;

}

功能：将double型数据转为字符串

参数：value --- 输入的double浮点数

str --- 存储转换的字符串

eps --- 保留小数位选择，至少保留一个小数位,至多保留4个小数位

注意：8位单片机int字节只占2个字节

void flaot2char( double value, char *str, unsigned int eps )

{

unsigned int integer;

double decimal;

char list[] = "0123456789";

int i = 0, j, k = 0;

//将整数及小数部分提取出来

if ( value < 0 )

{

decimal = ( double )( ( ( int )value ) - value );

integer = ( unsigned int )( 0 - value );

str[i ++] = '-';

k = 1;

}

else

{

integer = ( unsigned int )( value );

decimal = ( double )( value - integer );

}

//整数部分数据转换为字符串，逆序存储

{

str[i ++] = list[integer % 10];

integer /= 10;

}

while( integer );

str[i] = '';

//将逆序字符串转换为正序

char tmp;

for ( j = k; j < ( i + k ) / 2; j++ )

{

tmp = str[j];

str[j] = str[i - j - 1 + k];

str[i - j - 1 + k] = tmp;

}

//处理小数部分

if ( eps < 1 || eps > 4 )

{

eps = 4;

}

//精度问题，防止输入1.2输出1.19等情况

double pp = 0.1;

for ( j = 0; j <= eps; j++ )

{

pp *= 0.1;

}

decimal += pp;

while ( eps )

{

decimal *= 10;

eps --;

}

int tmp_decimal = ( int )decimal;

str[i ++] = '.';

k = i;

//整数部分数据转换为字符串，逆序存储

{

str[i ++] = list[tmp_decimal % 10];

tmp_decimal /= 10;

}

while( tmp_decimal );

str[i] = '';

//将逆序字符串转换为正序

for ( j = k; j < ( i + k ) / 2; j++ )

{

tmp = str[j];

str[j] = str[i - j - 1 + k];

str[i - j - 1 + k] = tmp;

}

str[i] = '';

}

void uart_printf( char * Data, ... )

{

const char *s;

int d;

char buf[16];

unsigned char txdata;

va_list ap;

va_start( ap, Data );

while ( * Data != 0 )

{

if ( * Data == 0x5c )

{

switch ( *++Data )

{

case 'r':

txdata = 0x0d;

SendChar( txdata );

Data ++;

break;

case 'n':

txdata = 0x0a;

SendChar( txdata );

Data ++;

STM8 单片机 printf（）函数功能

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