AWorksLP应用笔记：重定向printf函数

printf函数作为标准库定义的格式化输出方式，本文将介绍其在AWorksLP下默认适配以及重映射至热拔插设备端口的实现。

 

  默认适配

 

AWorksLP中默认已经对printf函数完成相关适配工作，且默认被适配在UART设备。用户可以在图形化配置界面中使能 support the stdio functions ，并选择期望UART设备进行输出，具体配置如下图所示。

注：若用户未使能 stdio function 时，调用printf函数时，将不会有任何输出。

本文将使用 EPC6450-AWI 平台，选择标有丝印为DUART的调试串口（UART0设备）进行printf功能演示测试。将TTL转USB串口模块的TXD与板子的RXD丝印连接，RXD与板子的TXD丝印，将另一端的USB口接入电脑。启动串口调试助手，搜索并打开串口模块的设备端口号后，在工程中调用printf函数，根据下图可知，printf函数适配UART0设备成功。

重定向至其他设备嵌入式的诸多应用在UART设备资源受限的情况下，可能存在将printf函数重定向到其他设备需求。为此，笔者将以EPC6450-AWI平台的USB串口设备为例进行说明。1. 实施步骤

与UART设备不同，USB设备为动态设备，因此重定向printf函数时，需要注意以下几个关键步骤：

1.1 支持NEWLIB标准库函数

由于AWorksLP中利用posix file相关操作接口对printf函数进行适配，故在重映射端口时，需将 support libc file operations 使能，并取消默认选择UART设备作为printf函数的适配，具体如下图所示。

1.2 检测动态设备

USB设备为动态设备，因此需要持续检测设备的是否存在情况。可通过初始化一个动态设备检测任务，对设备的是否存在情况进行周期性检测。

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while true:    access (device)    delay()

1.3 关联标准文件流

在检测到USB设备存在时，仅需将设备与标准文件流（stdio中的stdin、stdout、stderr，且在C库中被假定为交互设备，并约定了这些设备的文件描述符依次为0、1、2）关联起来。故在使用时，我们仅需将描述符0、1、2与USB串口设备即可，其伪代码如下所示。

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while true: if access (device): 0 = open (device) duplicate 1 to 0 duplicate 2 to 0 delay()

1.4 清理文件描述符

检测到USB设备不存在时，需及时取消设备与标准文件流的关联。即根据设备的打开情况，对文件描述符进行清理，以便之后重新关联标准文件流。

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while true:    if access (device):        0 = open (device)        duplicate 1 to 0        duplicate 2 to 0    else:        close (device)    delay()

 

2. 基础配置在EPC6450-AWI平台标有丝印为Type-C的接口处，插上Type-C线，将Type-C线的另一端USB口连接电脑。并在图形化配置界面，将USB设备选择为CDC串口设备。

3. 简单示例

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static int __dynamic_stdin_fd = -1;static aw_err_t __dynamic_stdout_ret = -AW_EBADF;static aw_err_t __dynamic_stderr_ret = -AW_EBADF;
aw_err_t aw_printf_redirect_dynamic_dev(void){    int find = -AW_ENODEV;
   // 检测动态设备    find = aw_access(AW_DYNAMIC_DEV_PATH, AW_F_OK);
   if(find == AW_OK) {        // 关联标准文件流        if(__dynamic_stdin_fd < 0)        {            __dynamic_stdin_fd = \             aw_open_at(AW_DYNAMIC_DEV_PATH,AW_O_RDWR,0,0);            __dynamic_stdout_ret = aw_dup2(0, 1);            __dynamic_stderr_ret = aw_dup2(0, 2);            return AW_OK;        }    }    else {        // 清理文件描述符        if(__dynamic_stdin_fd >= 0) {            aw_close(0);            __dynamic_stdin_fd = -1;        }        if (__dynamic_stdout_ret == AW_OK) {            aw_close(1);            __dynamic_stdout_ret = -AW_EBADF;        }        if (__dynamic_stderr_ret == AW_OK) {            aw_close(2);            __dynamic_stderr_ret = -AW_EBADF;        }    }
   return -AW_ENODEV;}
int aw_main(void){    int ret;
   aw_kprintf("hello world\n");    printf("hello world\n");
   while(1) {        ret = aw_printf_redirect_dynamic_dev();        if (AW_OK == ret)            break;
       // 设置检测周期        AW_TASK_DELAY(100);    }
   aw_kprintf("hello world, ZLG\n");    printf("hello world, ZLG\n");
   return 0;}
 

 

启动串口调试助手，搜索并打开DEBUG UART设备与CDC串口设备的端口号后，运行上文示例程序。根据下图可知，USB设备枚举后，printf函数成功重定向到了CDC串口设备。

 总结实现重定向printf函数时主要关注以下两个关键点：

1. 重写NEWLIB标准库中printf函数的底层实现；
2. 将指定设备以标准文件流约定的文件描述符打开。

 扩展阅读

本文所演示平台使用的是GCC编译器，其对应C库为NEWLIB标准库。在AWorksLP中printf函数的底层输出接口在AWorksLP中实现为_write_r 函数，其具体代码实现如下所示。

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__attribute__((__used__)) _ssize_t_write_r(struct _reent *ptr, int fd, const void *buf, size_t nbytes){    return aw_write(fd,buf,nbytes);}

需要值得注意的是，上述适配方式仅兼容NEWLIB，若是其他编译器，其实现以及接口不尽相同，下表仅给出部分以供参考，在使用时需根据实际情况进行调整。

工具链	标准库	底层接口
GCC	NEWLIB	_write_r
ARMCC	ARMCLIB	_sys_write
ARMCLANG	ARMCLIB	_sys_write