TI Driverlib 标准输出完整重定向的改进方案

MCU：MSPM0G3507

前段时间在课内做实验的时候碰到了比较丰富的交互需求，遂打开UART，#include "stdio.h"，然后开始重定向。虽然网上有广为流传的重定向方案，但是常年玩STM32的我有点迷惑：为什么TI Driverlib的重定向需要定义三个函数呢？

Trial

按照 STM32 重定向的方法，先对fputc进行重定向：

int fputc(int _c, FILE *_fp) {
    while((UART0 - > STAT & UART_STAT_TXFF_MASK));
    UART0 - > TXDATA = _c;
    return _c;
}

观察到，在这种重定向的方案下，printf函数可以输出常字符串，但是无法进行变量的格式化输出。

根据网络上的方案，补充fputs和puts函数，稍作修改：

int fputs(const char *restrict s, FILE *restrict stream) {
    uint16_t i, len;
    len = strlen(s);
    for (i = 0; i < len; i++) {
        fputc(s[i], stream);
    }
    return len;
}

int puts(const char *s) {
    int count = fputs(s, stdout);
    count += fputs("n", stdout);
    return count;
}

在这种重定向方法下，printf成功实现了完整的重定向，可以进行变量的格式化输出——但是，sprintf依然无法工作，为什么呢？

观察三个函数的输入参数，其中两个都包含了一个FILE*输入变量，但是我们在使用的时候却完全没用到。找到FILE的定义：

struct __sFILE {
    int fd;                    /* File descriptor */
    unsigned char* buf;        /* Pointer to start of buffer */
    unsigned char* pos;        /* Position in buffer */
    unsigned char* bufend;     /* Pointer to end of buffer */
    unsigned char* buff_stop;  /* Pointer to last read char in buffer */
    unsigned int   flags;      /* File status flags (see below) */
};

typedef struct __sFILE FILE;

可见，在TI的库中， FILE类型并没有被简单地改为简单的存储指针，而是依然保留了“数据流”的形式 。再结合debug中端点的触发情况，以及函数之间的调用关系，尝试对FILE*指针进行写入。若调用了puts，认为上层的标准输出走的是printf()，就向下传递空指针，将输出导向 UART。如果stream不是自己设定的空指针，就去编辑stream指向的缓冲区。

Result

对重定向的三个函数进行如下修改：

int fputc(int _c, FILE *_fp) {
    if(!(_fp)) {
        while((UART0 - > STAT & UART_STAT_TXFF_MASK));
        UART0 - > TXDATA = _c;
    }
    else
        *(_fp- >pos) = _c;
    return _c;
}

int fputs(const char* restrict s, FILE* restrict stream) {
    uint16_t i, len;
    len = strlen(s);
    for(unsigned int i=0; i < len; i++) {
        fputc(s[i], stream);
        if(stream) stream- >pos++;
    }
    return len;
}

int puts(const char *_ptr) {
    int count = fputs(_ptr,NULL);
    count += fputs("n",NULL);
    return count;
}

重定向成功，sprintf和printf均可以正常工作！

More…

那个结构体我还没用完，估计在重定向输入流的时候会用到更多的元素。但是知道这些已经足够了，可以搞点花招，比如把UARTx → TXDATA直接丢到stream里面去，当然FIFO只有一个入口，不需要地址偏移，这么看也是有点麻烦；或者直接把自己的指定buffer设为默认输出区域，等等，虽然更复杂了，但是相对于仅仅把FILE作为一个独立指针，还是更加灵活有趣的！

实力尚浅，还请多多指教！

审核编辑 黄宇