【技術分享】AWorksLP應用筆記：重定向printf函數(shù)

printf函數(shù)作為標準庫定義的格式化輸出方式，本文將介紹其在AWorksLP下默認適配以及重映射至熱拔插設備端口的實現(xiàn)。

默認適配

AWorksLP中默認已經(jīng)對printf函數(shù)完成相關適配工作，且默認被適配在UART設備。用戶可以在圖形化配置界面中使能 support the stdio functions ，并選擇期望UART設備進行輸出，具體配置如下圖所示。

注：若用戶未使能 stdio function 時，調(diào)用printf函數(shù)時，將不會有任何輸出。

本文將使用 EPC6450-AWI 平臺，選擇標有絲印為DUART的調(diào)試串口（UART0設備）進行printf功能演示測試。將TTL轉(zhuǎn)USB串口模塊的TXD與板子的RXD絲印連接，RXD與板子的TXD絲印，將另一端的USB口接入電腦。

啟動串口調(diào)試助手，搜索并打開串口模塊的設備端口號后，在工程中調(diào)用printf函數(shù)，根據(jù)下圖可知，printf函數(shù)適配UART0設備成功。

重定向至其他設備

嵌入式的諸多應用在UART設備資源受限的情況下，可能存在將printf函數(shù)重定向到其他設備需求。為此，筆者將以EPC6450-AWI平臺的USB串口設備為例進行說明。

1.?實施步驟

與UART設備不同，USB設備為動態(tài)設備，因此重定向printf函數(shù)時，需要注意以下幾個關鍵步驟：

1.1 支持NEWLIB標準庫函數(shù)

由于AWorksLP中利用posix file相關操作接口對printf函數(shù)進行適配，故在重映射端口時，需將 support libc file operations 使能，并取消默認選擇UART設備作為printf函數(shù)的適配，具體如下圖所示。

1.2 檢測動態(tài)設備

USB設備為動態(tài)設備，因此需要持續(xù)檢測設備的是否存在情況?？赏ㄟ^初始化一個動態(tài)設備檢測任務，對設備的是否存在情況進行周期性檢測。

while true: ? ?access (device) ? ?delay()

1.3 關聯(lián)標準文件流

在檢測到USB設備存在時，僅需將設備與標準文件流（stdio中的stdin、stdout、stderr，且在C庫中被假定為交互設備，并約定了這些設備的文件描述符依次為0、1、2）關聯(lián)起來。故在使用時，我們僅需將描述符0、1、2與USB串口設備即可，其偽代碼如下所示。

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

檢測到USB設備不存在時，需及時取消設備與標準文件流的關聯(lián)。即根據(jù)設備的打開情況，對文件描述符進行清理，以便之后重新關聯(lián)標準文件流。

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

2. 基礎配置

在EPC6450-AWI平臺標有絲印為Type-C的接口處，插上Type-C線，將Type-C線的另一端USB口連接電腦。并在圖形化配置界面，將USB設備選擇為CDC串口設備。

3.?簡單示例

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;
 ? ?// 檢測動態(tài)設備 ? ?find = aw_access(AW_DYNAMIC_DEV_PATH, AW_F_OK);
 ? ?if(find == AW_OK) { ? ? ? ?// 關聯(lián)標準文件流 ? ? ? ?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 worldn"); ? ?printf("hello worldn");
 ? ?while(1) { ? ? ? ?ret = aw_printf_redirect_dynamic_dev(); ? ? ? ?if (AW_OK == ret) ? ? ? ? ? ?break;
 ? ? ? ?// 設置檢測周期 ? ? ? ?AW_TASK_DELAY(100); ? ?}
 ? ?aw_kprintf("hello world, ZLGn"); ? ?printf("hello world, ZLGn");
 ? ?return 0;}

啟動串口調(diào)試助手，搜索并打開DEBUG UART設備與CDC串口設備的端口號后，運行上文示例程序。根據(jù)下圖可知，USB設備枚舉后，printf函數(shù)成功重定向到了CDC串口設備。

總結

實現(xiàn)重定向printf函數(shù)時主要關注以下兩個關鍵點：重寫NEWLIB標準庫中printf函數(shù)的底層實現(xiàn)；將指定設備以標準文件流約定的文件描述符打開。