单片机printf使用

2019-04-15 18:24发布

一、printf常用说明 printf的格式控制的完整格式: %  -  0  m.n  lh  格式字符 下面对组成格式说明的各项加以说明: ①%:表示格式说明的起始符号,不可缺少。 ②-:有-表示左对齐输出,如省略表示右对齐输出。 ③0:有0表示指定空位填0,如省略表示指定空位不填。 ④m.nm指域宽,即对应的输出项在输出设备上所占的字符数。N指精度。用于说明输出的实型数的小数位数。为指定n时,隐含的精度为n=6位。 ⑤lh:l对整型指long型,对实型指double型。h用于将整型的格式字符修正为short型。 ---------------------------------- 格式字符 格式字符用以指定输出项的数据类型和输出格式。  ①d格式:用来输出十进制整数。有以下几种用法: %d:按整型数据的实际长度输出。 %mdm为指定的输出字段的宽度。如果数据的位数小于m,则左端补以空格,若大于m,则按实际位数输出。 %ld:输出长整型数据。 ②o格式:以无符号八进制形式输出整数。对长整型可以用"%lo"格式输出。同样也可以指定字段宽度用“%mo”格式输出。 例:    main()    { int a = -1;      printf("%d, %o", a, a);    }   运行结果:-1,177777   程序解析:-1在内存单元中(以补码形式存放)为(1111111111111111)2,转换为八进制数为(177777)8 ③x格式:以无符号十六进制形式输出整数。对长整型可以用"%lx"格式输出。同样也可以指定字段宽度用"%mx"格式输出。 ④u格式:以无符号十进制形式输出整数。对长整型可以用"%lu"格式输出。同样也可以指定字段宽度用“%mu”格式输出。 ⑤c格式:输出一个字符。 ⑥s格式:用来输出一个串。有几中用法 %s:例如:printf("%s", "CHINA")输出"CHINA"字符串(不包括双引号)。 %ms:输出的字符串占m列,如字符串本身长度大于m,则突破获m的限制,将字符串全部输出。若串长小于m,则左补空格。 %-ms:如果串长小于m,则在m列范围内,字符串向左靠,右补空格。 %m.ns:输出占m列,但只取字符串中左端n个字符。这n个字符输出在m列的右侧,左补空格。 %-m.ns:其中mn含义同上,n个字符输出在m列范围的左侧,右补空格。如果n>m,则自动取n值,即保证n个字符正常输出。 ⑦f格式:用来输出实数(包括单、双精度),以小数形式输出。有以下几种用法: %f:不指定宽度,整数部分全部输出并输出6位小数。 %m.nf:输出共占m列,其中有n位小数,如数值宽度小于m左端补空格。  %-m.nf:输出共占n列,其中有n位小数,如数值宽度小于m右端补空格。 ⑧e格式:以指数形式输出实数。可用以下形式: %e:数字部分(又称尾数)输出6位小数,指数部分占5位或4位。 %m.ne%-m.nemn”-”字符含义与前相同。此处n指数据的数字部分的小数位数,m表示整个输出数据所占的宽度。 ⑨g格式:自动选f格式或e格式中较短的一种输出,且不输出无意义的零。 ---------------------------------- 关于printf函数的进一步说明: 如果想输出字符"%",则应该在格式控制字符串中用连续两个%表示,如: printf("%f%%", 1.0/3); 输出0.333333% ---------------------------------- 对于单精度数,使用%f格式符输出时,仅前7位是有效数字,小数6位. 对于双精度数,使用%lf格式符输出时,前16位是有效数字,小数6位. 由高手指点 对于m.n的格式还可以用如下方法表示(例) char ch[20]; printf("%*.*s ",m,n,ch); 前边的*定义的是总的宽度,后边的定义的是输出的个数。分别对应外面的参数m。我想这种方法的好处是可以在语句之外对参数mn赋值,从而控制输出格式。 二、printf在单片机中的应用 有时候在C51中直接使用printf比自己编个串口发送字符串的函数方便,但有几个问题要注意的。51单片机中往串口发送数据如下代码,也可以用sprintf()函数: TI=1;     printf("love ");  //这样可以换行     //while(!TI); TI=0;   1. 使用printf之前要先包含stdio.h这个头文件        #include  具体stdio.h包含的函数见下面网址 http://www.keil.com/support/man/docs/c51/c51_stdio_h.htm  2.    ES0=0;                       //禁止串口中断    SFRPAGE_SAVE = SFRPAGE;  //c8051f120特殊功能寄存器分页    SFRPAGE = UART0_PAGE;    TI0=1;    printf (" Test complete.");    TI0=0;                        //可以省略    SFRPAGE = SFRPAGE_SAVE;                   ES0=1;                       //打开串口中断   printf函数是调用putchar函数,从串口发送字符串的,可以从keil反汇编看出这一点。在C51程序中printf的位置设一个断点,运行到断点处后,再一步步执行程序,可以看出,跳转到PRINTF执行。       PRINTF有很长一大段汇编,一步步执行。       运行到PUTCHAR处,这个就是串口发送字符串的函数。       可以看到有这么一句“C:0521    JNB TI0,C:0521” 第一次运行到这的时候,如果前面没有TI0=1,那么程序指针PC就一直在这条语句上判断,也就死在这里等待。 所以要使用printf,开头必须要先置TI0(传统51TI)1。那么发送了第一个字节后,发送中断标志位TI0自动置1,再回到“C:0521    JNB  TI0,C:0521”,接着发送第二个字节。       因为TI0为中断标志位,但如果程序使用了UAR0中断,那么在printf函数执行过程中就会不断调用中断函数(UART0_Interrupt),所以每次使用printf之前要先禁止串口中断(ES0=0)   3. 由上面可以看到使用printf非常麻烦,其实可以用sprintf代替printf,只要在前面先定义一个存放字符串的数组。 …… unsigned char PrintChar[15] …… SFRPAGE_SAVE = SFRPAGE;   //C8051F120特殊功能寄存器分页 SFRPAGE = UART0_PAGE;      //传统51单片机没有SFR分页 sprintf (PrintChar," Test complete."); send_string_com(s, 15); SFRPAGE = SFRPAGE_SAVE;     上面总结得都是经验教训啊,在这个小小的bug上浪费了几天,记录下来,希望对大家有点帮助。   4.  当使用printf循环打印时要注意,下面程序是有问题的    pchar = XRAM_START;    for (i = 0; i < RAM_SIZE; i++)  {          *pchar= 0;          ES0=0;          TI0=1;              printf("writing 0x%04x:%u ",(unsigned)pchar,(unsigned) *pchar);          ES0=1;          pchar++; } sprintf(PrintChar,"Test complete. "); send_string_com(PrintChar,15);   串口调试助手接收如下,可以看到第二次打印“write”时少了“w”。用sprintf打印“Test”少了“T”               可以重新看一下PUTCHAR处。       第一次发送字符的时候,由于TI0=1,所以在C:0x05B6的位置不会死等,执行C:0x05B9的时候TI0=0,接着A寄存器的值通过SBUF0发送。由于串口发送的速率是很慢的(波特率才19200kBPS),所以,等在执行一遍上面的代码,回到C:0x05B6的时候,TI0还是为0,在C:0x05B6处等TI0变为1。当串口发送完了之后,发送中断标志位TI0才被硬件置1。此时PC机上的串口调试助手才显示刚发送的字符。 当发送最后一个字符时,C:0x05BB,把寄存在A的最后字符的ASCII代码复制给SUBF0后,并没有等待TI0变为1的指令,而是占用了下次for循环发送首字母的C:0x05B6,导致下次for循环首字母没有发送出去。正确的办法是把TI0=1挪到for循环之后。 “Test”中的“T”没接收到也是同样的问题,最后一次发送的字符,没有等待TI0硬件置位的过程,造成发送的字符丢失。 正确的代码如下:    pchar = XRAM_START;    TI0=1;    for (i = 0; i < RAM_SIZE; i++)     {       *pchar= 0;         ES0=0;        printf("writing 0x%04x:%u ",(unsigned)pchar,(unsigned) *pchar);        ES0=1;        pchar++;     }     while(TI0==0){};     TI0=0;    sprintf(PrintChar,"Test complete. ");    send_string_com(PrintChar,15);   正确的输出如下:                串口的printf实现       最近想搞一下SD卡,很久以前看过SD卡的规范以及相关的程序,后来由于种种原因,没有亲自去做,趁这几天没有上考研辅导课,就学习一下。但其中涉及到到串口的格式化数据传输问题,简单说就是相当于C语言中的printf()函数,只不过输出数据的不是屏幕,而是串口,于是上网找了一下资料,写一些心得。相关SD卡的只好待日后有时间、有心情再学习了。     WinAVR库中的printf()是可以直接传输数据到串口上的,但之前需要初始化很多东西。下面是avr-lib中的一个例子: #include      static int uart_putchar(char c, FILE *stream);     static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putchar, NULL,                                              _FDEV_SETUP_WRITE);     static int uart_putchar(char c, FILE *stream)     {       if (c == '' '')         uart_putchar('' '', stream);      loop_until_bit_is_set(UCSRA, UDRE);       UDR = c;       return 0;     }     int main(void)     {       init_uart();       stdout = &mystdout;       printf("Hello, world! ");       return 0;     }      从上面例子可以看出,在使用printf()之前的初始化比较麻烦,也不方便使用,而且编译出来的代码量也不少。因为这是标准库函数,要考虑到很多情况,其复杂的处理就不难理解了。所以在实际中可以按我们自己的需要来现实相同效果的printf,即相对简单一点,又不失实用性。     首先介绍可变参数函数。在文件中,定义了几个与可变参数相关的宏。——每个C编译器都支持这个头文件的,所以不用担心此文件的合法性。这些宏如下:     typedef char* va_list;     void va_start ( va_list ap, prev_param );      type va_arg ( va_list ap, type );       void va_end ( va_list ap );                   其中,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。使用这些宏的步骤是如下。     1、在调用参数表之前,应该定义一个 va_list 类型的变量,以供后用,程序中这个变量名为ap     2、对 ap 进行初始化,让它指向可变参数表里面的第一个参数,这是通过 va_start 来实现的,第一个参数是 ap 本身,第二个参数是在变参表前面紧挨着的一个变量;     3、 然后是获取参数,调用 va_arg,它的第一个参数是 ap,第二个参数是要获取的参数的指定类型,然后返回这个指定类型的值,并且把 ap 的位置指向变参表的下一个变量位置;     4、获取所有的参数之后,我们有必要将这个 ap 指针关掉,以免发生危险,方法是调用 va_end,他是输入的参数 ap 置为 NULL     再来看一下具体的函数。为了避免与标准库发生冲突,将我们要实现的这个函数改名为myprintf,当然可以改为别的名称。这里保留函数的全部,包括当初的注释。             /*             * 说明:   运行正常             * 为了避免冲突,改了一下名称             * 大约是半K字节左右             */             //#define USERHEX   // not use this macro             static void myprintf(const char* fmt,...)             {                 const char* s;                 int d;                 char buf[16];                 va_list ap;                 va_start(ap,fmt);   // ap指向fmt(即可变参数的第一个?下一个?)                 while (*fmt)                 {                     if (*fmt != ''%'')                     {                         put_char(*fmt++);   // 正常发送                         continue;                        }                     switch (*++fmt) // next of %                     {                     case ''s'':                         s = va_arg(ap,const char*); // ap指向者转成char*型,并返回之                         for (; *s; s++)                             put_char(*s);                         break;                     case ''x'':                         d = va_arg(ap,int);// ap指向者转成int型,并返回之                         itoa(d,buf,16);   // 将整型d16进制转到buf                         // 下面的做法还不如直接用库函数简单、代码量少!                         #ifdef USERHEX                         while (d)                         {                             const uint8 table[] = "0123456789ABCDEF";                             uint8 i = 0;                             buf[i++] = table[d & 0x0f];                             d >>= 4;                         }                         #endif                                       for (s = buf; *s; s++)                             put_char(*s);                         break;                     case ''d'':                         d = va_arg(ap,int);                         itoa(d,buf,10);  // 将整型d10进制转到buf                         for (s = buf; *s; s++)                             put_char(*s);                         break;                     default:                         put_char(*fmt);                         break;                     }                     fmt++;                 }                 va_end(ap);             }                   思路很简单,先是用前面介绍的方法对可变参数进行处理,while循环是本函数的主体,主要对myprintf函数中的字符串进行解析,进行%之前的正常发送,当发现有%时,则对其一下位进行处理,此处分别处理了三种情况:即%s%d%x,分别代表以字符串、十进制和十六进制发送。其处理过程也简单,就是将与%对应的那一个变量转换为字符串——将十进制或十六进制数据都看成字符串,所以用到了itoa库函数,它的意思是将int类型转换成array,即字符串类型。它有三个参数,分别是要转换的数据、转换后数据存放的地方和以多少进制转换。在处理十六进制时,用了自己写的转换代码。测试结果发现,它还没有库函数那么方便、简洁,所以就不用了。大家可以自己试一下。      其实怎么样也要用到串口发送的函数的。该函数如下:      // 发送,出于某些原因,没有使用中断      static void put_char(uint8 data)      {            if (data == '' '')               put_char(0x09);            while ( !(UCSRA & (1<  // 不为空,等之                     ;             UDR = data;          }     它处理了’ ’的情况,实际测试中发现,它会自动处理’ ’,但不会处理’ ’,原因还没有知道。由于测试通过了,也就不管它了。             测试代码如下:             int main(void)             {                 usart_init_std();   // 初始化串口                 uint8 i = 100;                 uint8* s = "Word!";                 myprintf(" Hello %s 0x%x = %d ",s,i,i);                 return 0;             }                           结果如下图:               与代码对比一下,可知它实现了我们所需要的功能——简单的功能。     其实只要理解了如何处理可变参数这就行了,其它的不是问题。本文参考了网上的文章,此处没有写明,如果不小心看到这篇文章与某文章大约一致,不要惊讶,在此声明一下。文后附本次完整工程。其它操作等方面,不一一说明。