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在单片机中,标准库函数 vfprintf 可能不可用或占用过多资源(如内存或代码空间),因此我们可以通过自定义实现一个轻量级的 vfprintf 函数,专门用于单片机的串口输出。以下是一个用 C 语言重写 vfprintf 的示例,假设我们需要将格式化字符串通过串口发送。


1. 目标

  • 实现一个轻量级的 vfprintf 函数,支持基本的格式化输出(如 %d%s%c%x 等)。

  • 将格式化后的字符串通过串口发送。


2. 实现代码

#include <stdarg.h>
#include <stdint.h>// 假设 USART_SendChar 是一个发送单个字符到串口的函数
void USART_SendChar(char ch) {usart_data_transmit(USART0, (uint8_t)ch);while (RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));// 例如,STM32 中可以使用 HAL_UART_Transmit
}// 自定义的 vfprintf 函数
void my_vfprintf(const char *format, va_list args) {char buffer[20];  // 用于存储转换后的数字const char *p = format;while (*p != '\0') {if (*p == '%') {p++;  // 跳过 '%'switch (*p) {case 'd': {int value = va_arg(args, int);int i = 0;if (value < 0) {USART_SendChar('-');value = -value;}do {buffer[i++] = (value % 10) + '0';value /= 10;} while (value > 0);while (i > 0) {USART_SendChar(buffer[--i]);}break;}case 's': {char *str = va_arg(args, char *);while (*str != '\0') {USART_SendChar(*str++);}break;}case 'c': {char ch = (char)va_arg(args, int);USART_SendChar(ch);break;}case 'x': {unsigned int value = va_arg(args, unsigned int);int i = 0;do {int digit = value % 16;buffer[i++] = (digit < 10) ? (digit + '0') : (digit - 10 + 'A');value /= 16;} while (value > 0);while (i > 0) {USART_SendChar(buffer[--i]);}break;}case '%': {USART_SendChar('%');break;}default: {// 不支持的格式,直接输出字符USART_SendChar('%');USART_SendChar(*p);break;}}} else {USART_SendChar(*p);}p++;}
}// 自定义的 printf 函数
void my_printf(const char *format, ...) {va_list args;va_start(args, format);my_vfprintf(format, args);va_end(args);
}

3. 代码解析

(1)USART_SendChar 函数
  • 这是一个假设的函数,用于将单个字符发送到串口。

  • 在实际项目中,需要根据具体的硬件平台实现该函数。例如,在 STM32 中可以使用 HAL_UART_Transmit

(2)my_vfprintf 函数
  • 这是自定义的 vfprintf 函数,支持以下格式化输出:

    • %d:输出整数。

    • %s:输出字符串。

    • %c:输出字符。

    • %x:输出十六进制数。

    • %%:输出百分号 %

  • 使用 va_list 和 va_arg 处理可变参数。

(3)my_printf 函数
  • 这是一个封装函数,用于调用 my_vfprintf

  • 通过 va_start 和 va_end 处理可变参数列表。


4. 使用示例

int main() {int num = -1234;char *str = "Hello, World!";char ch = 'A';unsigned int hex = 0xABCD;my_printf("Number: %d\n", num);my_printf("String: %s\n", str);my_printf("Character: %c\n", ch);my_printf("Hexadecimal: %x\n", hex);my_printf("Percent: %%\n");return 0;
}
输出结果:
Number: -1234
String: Hello, World!
Character: A
Hexadecimal: ABCD
Percent: %

5. 另外一种printf重映射方式

// 将库函数的Printf重定向到串口
int fputc(int ch, FILE* f)
{#ifdef USART1_OPENusart_data_transmit(USART1, (uint8_t)ch);while (RESET == usart_flag_get(USART1, USART_FLAG_TBE));#elseusart_data_transmit(USART0, (uint8_t)ch);while (RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));#endifreturn ch;
}/* @brief 重定向c库函数getchar,scanf到USARTx*/
int fgetc(FILE *f)
{uint8_t ch = 0;#ifdef USART1_OPENch = usart_data_receive(USART1);#elsech = usart_data_receive(USART0);#endifreturn ch;
}

6. 优化与扩展

  • 如果需要支持更多格式化选项(如 %f%u%o 等),可以在 my_vfprintf 中添加相应的处理逻辑。

  • 如果单片机的 RAM 有限,可以减少 buffer 的大小,或者直接使用循环发送字符,避免使用缓冲区。

  • 如果需要更高的性能,可以将 USART_SendChar 替换为直接操作串口寄存器的代码。


7. 总结

  • 通过自定义 my_vfprintf 和 my_printf 函数,可以在单片机中实现轻量级的格式化输出。

  • 该实现避免了使用标准库的 vfprintf,减少了代码大小和内存占用,适合资源受限的单片机环境。

  • 根据具体需求,可以进一步扩展和优化该实现。

http://www.dtcms.com/a/425931.html

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