重定向printf函数到串⼝输出
转⾃：
本⽂详细的介绍了如何重定向printf输出到串⼝输出的多种⽅法，包括调⽤MDK微库（MicroLib）的⽅法，调⽤标准库的⽅法，以及适⽤
于GNUC系列编译器的⽅法。
1.printf与fputc
对于 printf 函数相信⼤家都不陌⽣，第⼀个C语⾔程序就是使⽤ printf 函数在屏幕上的控制台打印出Hello World，之后使⽤ printf 函数输出各种类型的数据，使⽤格式控制输出各种长度的字符，甚⾄输出各种各样的图案。
除此之外，在程序出错的时候，懒得调试，直接简单粗暴的加个 printf bug，有时候也不失为⼀种有效的⽅法。
对于已经习惯的 printf 函数，你了解多少呢？
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，如图：
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 */
测试printf
在main函数中测试⼀下printf函数是否可以正常使⽤：
/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("Hello, i am %s\n", "mculover666");
printf("Test int: i = %d", 100);
printf("Test float: i = %f", 1.234);
printf("Test hex: i = 0x%2x",100);
/* USER CODE END 2 */
结果如下：
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
测试printf
测试printf函数的代码不变，在MDK设置中取消勾选USE MICROLIB，然后重新编译，下载代码后试验现象如下：
4.在GCC中使⽤标准库重定向printf
不同的编译器对于C库的底层实现机制是不同的，所以上⾯两种在MDK中的实现⽅法，在使⽤Gcc编译器的时候是不可⾏的。
在Gcc中重定向printf函数时注意两个关键点：
与重定义fputs()函数⼀样，在使⽤Gcc编译器的时候，需要重新定义_write函数；
Gcc中没有MicroLib，只能使⽤标准库；
所以重定向printf函数的代码如下：
/* USER CODE BEGIN 1 */
#if 1
#include <stdio.h>
int _write(int fd, char *ptr, int len)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)ptr, len, 0xFFFF);
return len;
}
#endif
/* USER CODE END 1 */
使⽤STM32CubeMX⽣成makefile，然后使⽤arm-none-eabi-gcc编译没有问题，再使⽤STM32 ST-LINK utility 下载后实验现象如下：printf函数是如何实现的