STM32-printf重定向串口输出

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1.printf与fputc

printf 定义在 <stdio.h> 头文件中，如下：

int printf(const char *format, ...);

printf 函数根据 format 字符串给出的格式打印输出到 stdout（标准输出）中，当然，printf 函数是不会一个字符一个字符去输出，它会调用更底层的 I/O 函数：fputc去逐个字符打印。
fputc 也定义于头文件 <stdio.h>中，如下：

int fputc(int ch, FILE *stream);

fputc 函数写入字符 ch 到给定输出流 stream，printf函数在调用该函数时，会向stream参数传入stdout从而打印数据到标准输出。
那么，要实现printf打印到串口就变得非常简单了，只需要重新定义fputc函数，在fputc的函数中将数据通过串口发送，称之为：fputc重定向或者printf重定向。

2.在MDK中使用MicroLib重定向printf

勾选Use MicroLib

MicroLib是对标准C库进行了高度优化之后的库，供MDK默认使用，相比之下，MicroLIB的代码更少，资源占用更少：

重定义fputc到串口

重新实现fputc函数，编写代码将这个字符通过串口发送，因为发送每个字符时都会调用该函数，所以为了效率，不再调用库函数 HAL_UART_Transmit 发送，而是直接操作寄存器发送。

• 检测串口当前状态
  STM32L431的USART串口外设有一个 ISR 寄存器，全名 Interrupt and status register， 用来指示当前串口的状态，如图：
  
  其中 BIT6 TC用来指示当前串口是否发送完成，可以通过判断该位来判断串口当前是否处于发送状态，代码如下：

while((USART1->ISR & 0X40) == 0);

串口发送字符ch，同样，为了提高发送效率，直接使用寄存器来操作：

USART1->TDR = (uint8_t) ch;

最后实现fputc函数就变的非常简单了，这里我放在usart.c文件的末尾：

/* USER CODE BEGIN 1 */
#if 1
#include <stdio.h>

int fputc(int ch, FILE *stream)
{
    /* 堵塞判断串口是否发送完成 */
    while((USART1->ISR & 0X40) == 0);

    /* 串口发送完成，将该字符发送 */
    USART1->TDR = (uint8_t) ch;

    return ch;
}
#endif

/* USER CODE END 1 */

或者

int fputc(int ch, FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xffff);
	return ch;
}

3.在MDK中使用标准库重定向printf

printf 函数使用了半主机模式，所以直接使用标准库会导致程序无法运行，因此必须提前告知编译器不使用半主机模式：

• 不使用半主机模式

/* 告知连接器不从C库链接使用半主机的函数 */
#pragma import(__use_no_semihosting)

/* 定义 _sys_exit() 以避免使用半主机模式 */
void _sys_exit(int x)
{
    x = x;
}

所以，重定向fputs()函数完整的代码如下：

#if 1
#include <stdio.h>

/* 告知连接器不从C库链接使用半主机的函数 */
#pragma import(__use_no_semihosting)

/* 定义 _sys_exit() 以避免使用半主机模式 */
void _sys_exit(int x)
{
    x = x;
}

/* 标准库需要的支持类型 */
struct __FILE
{
    int handle;
};

FILE __stdout;

/*  */
int fputc(int ch, FILE *stream)
{
    /* 堵塞判断串口是否发送完成 */
    while((USART1->ISR & 0X40) == 0);

    /* 串口发送完成，将该字符发送 */
    USART1->TDR = (uint8_t) ch;

    return ch;
}

#endif