STM32调试技巧：重定向printf串口

一、引言

通过重定向printf 串口，我们可以把调试信息发送在串口上，方便观察参数信息，对程序进行调试

二、原理

printf函数在C语言标准库中是基于fputc函数实现的。fputc函数用于将一个字符输出到指定的文件流中。在嵌入式系统中，我们可以通过重写fputc函数，将字符输出到串口，从而实现printf函数的重定向。

三、实现

1. 标准库实现(Keil5)

这里我们以stm32f103c8t6 实现printf 向串口发送一个字节为例：

这里不实现通过中断达到连续发送字节的效果，只实现通过重定向printf主动发送一个字节的效果，如果需要前者，可以私信我获取

首先进行USART1和GPIO的初始化：

c 复制代码

  /*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);			//将PA9引脚初始化为复用推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);			//将PA10引脚初始化为上拉输入
        
  /*USART初始化*/
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制，不需要
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;	//模式，发送模式和接收模式均选择
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验，不需要
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位，选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长，选择8位
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init，配置USART1

定义一个通过串口发送一个字节的函数：

c 复制代码

/**
  * 函    数：串口发送一个字节
  * 参    数：Byte 要发送的一个字节
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);		//将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);	//等待发送完成
	/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}

然后将printf重定向到该函数：

c 复制代码

/**
  * 函    数：使用printf需要重定向的底层函数
  * 参    数：保持原始格式即可，无需变动
  * 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
	return ch;
}

之后调用printf 以把想要显示的内容发送到串口

2. hal库实现(STM32CubeIDE)

这里实现通过中断向串口发送字符串的效果

通过芯片图对引脚进行配置：

USART1的中断：

要修改RCC的时钟来源为HSE让系统时钟频率为72MHZ

SYS的Debug，要不然下载不进去代码：

Connectivity的USART1中设置Mode为：Asynchronous

然后ctrl+S生成代码，进入代码编辑页面
打开USART.c文件，在Includes处添加stdio.h头文件，在/* USER CODE BEGIN 0 /和/ USER CODE END 0 */添加重定向代码：

c 复制代码

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usart.h"
#include "stdio.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */

#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch,1,HAL_MAX_DELAY);
    return ch;
}

/* USER CODE END 0 */

这里解释条件编译的作用：stm32cubuIDE使用的编译器为GCC，GCC的printf的底层是__io_putchar函数，其他编译器的printf的底层是fputc函数，这样做能保证PUTCHAR_PROTOTYPE能始终指向当前编译器printf的底层，并重定向它。

通过以上操作，printf函数就能正确向串口发送字符和字符串。

四、总结

本文讲解了如何在标准库中实现printf向串口发送字节以及如何在hal库中通过中断实现printf向串口丝滑发送字符串两种操作，第一次发文章，目的是记录自己在学习过程中解决问题的过程，如果能帮助到一些人，当然更好，如果有读者认为该文章有错误的地方或者需要改善的地方，欢迎指正，感谢大家！