MSP430程序库<四>printf和scanf函数移植
printf 和scanf函数是C语言中最常用的输入出函数，从学习C语言开始，就开始使用这两个函数，然而当写用C语言写单片机程序时却不能使用这两个函数，总觉得单片机的C语言和一般的C语言差别很大，写起来不大方便；其实，单片机的C语言也是标准C语言上扩展或是改动的，都支持格式化输入输出函数（printf 和scanf）；事实上，printf，scanf只负责格式化输入输出的字符，至于从哪儿输入，输出到哪儿，他们分别依靠getchar和putchar函数，只要实现单片机上的getchar函数和putchar函数，即可正常使用printf函数和scanf函数，这可以给我们单片机的信息交互带来很多方便。下面我们就来实现他们的移置。
- 硬件介绍：
硬件部分只需字符型输入输出设备：scanf从输入字符型设备读取字符，printf输出到字符型输出设备。在这里，我选用的字符型输入设备是超级终端，通过串口与单片机连接，输入字符；输出设备是超级终端和12864的液晶。scanf从串口读入字符，printf输出字符到串口和液晶。
有关串口的预提信息参考：MSP430程序库<二>UART异步串口。
有关液晶的具体信息参考：MSP430程序库<三>12864液晶程序库。
scanf还可以从按键读取信息，可以参考移置方法自行移置。
- 程序实现：
- printf
单片机在调用printf时，printf是负责将数据解析成ASCII码流，通过调用putchar函数依次将字符发出。如果在putchar内编写从串口发送一字节数据，则printf的结果将从单片机串口发送出；如果putchar是向液晶写字符，让液晶显示一个字符，则printf的结果将显示在液晶上。本程序实现putchar同时向串口和液晶同时发送一个字符（液晶是显示一个字符）。
putchar函数如下：
int putchar(int ch) { putchar2Com(ch); putchar2Lcd(ch); return (ch); }
程序先向串口发送一个字符，然后像向晶发送字符。
其中：putchar2Com，向串口发送一个字符，代码如下：
int putchar2Com(int ch) { if (ch == '\n') // '\n'(回车)扩展成 '\n''\r' (回车+换行) { UartWriteChar('\r') ; //0x0d 换行 } UartWriteChar(ch); //从串口发出数据 return (ch); }
代码仅仅调用向串口写字符的函数UartWriteChar(ch)（详见Uart.c，在<二>中有介绍），当要输出换行时，需先输出’\n’将光标移至本行首位置，还需要’\r’（换行）才能将光标置于下一行起始位置，即将’\n’扩展为’\r’,’\n’两个字节依次发出。
purchar2Lcd函数比较复杂，因为我所使用的12864液晶是中文字库的液晶，每行8个地址，可以显示8个中文字符或16个英文字符，而putchar只发出一个字节，需要判断每个地址的前半字还是后半字（因为每个字可以显示中文，如果中文的两个字节在相邻的两个地址上，将不会显示，或是显示乱码）。
上代码：
int putchar2Lcd(int ch) { char addr,dat; if (ch == '\n') // '\n'(回车),换行 { ChangeNextRow(); } else { addr = LcdReadAddr(); if(ch < 0x80) { LcdWriteData(ch); } else { LcdWriteData(0x20); //写入一个空字符，根据地址判断是否为前半字 if(addr == LcdReadAddr()) //前半字 从新写入ch字符 { LcdWriteComm(addr); LcdWriteData(ch); } else { LcdWriteComm(addr); dat = LcdReadData(); if(dat < 0x80) //前一个字符是英文字符 { LcdWriteData(0x20); //空格 } LcdWriteData(ch); } } } if((addr != LcdReadAddr()) && //写入的是行最后位的后半字则换行 (addr==0x87 || addr==0x97 || addr==0x8F || addr==0x9F)) { ChangeNextRow(); } return (ch); }
这个函数首先判断换行；然后处理其他一般字符，如果是英文字符，不用考虑前后半字，只需正常写入液晶即可；如果是中文字符，在判断是否是前半字，前半字则直接写入，后半字则判断之前写入的前半字是否是中文，是则直接写入，不是则把英文字符移入后半字，然后写入；最后判断是否到行尾，是则换行。
程序更新为：更新日期：20110821 18:51目的是修复原来，行尾前半字为英文，再输入中文会显示乱码。int putchar2Lcd(int ch) { char addr,dat; char changeRowFlag = 0; if (ch == '\n') // '\n'(回车),换行 { ChangeNextRow(); changeRowFlag = 1; } else if (ch == '\b') // '\b' (退格) { BackSpace(); } else { addr = LcdReadAddr(); if(ch < 0x80) { LcdWriteData(ch); } else { LcdWriteData(0x20); //写入一个空字符，根据地址判断是否为前半字 if(addr == LcdReadAddr()) //前半字 从新写入ch字符 { LcdWriteComm(addr); LcdWriteData(ch); } else { LcdWriteComm(addr); dat = LcdReadData(); if(dat < 0x80) //前一个字符是英文字符 { LcdWriteData(0x20); //空格 } if((addr != LcdReadAddr()) && //写入的是行最后位的后半字则换行 (addr==0x87 || addr==0x97 || addr==0x8F || addr==0x9F)) { ChangeNextRow(); changeRowFlag = 1; } LcdWriteData(ch); } } } if((addr != LcdReadAddr()) && //写入的是行最后位的后半字则换行,且未换过行 (changeRowFlag == 0) && (addr==0x87 || addr==0x97 || addr==0x8F || addr==0x9F)) { ChangeNextRow(); } return (ch); }
前后半字判断方法如下：读液晶地址，向液晶写入一个空格，再读地址，两地址相同则是前半字，不同则是后半字。读地址函数在Lcd12864.c中，新加入函数，代码如下：
char LcdReadAddr() { char ch; WaitForEnable(); CLR_RS; SET_RW; DATA_DIR_IN; SET_EN; _NOP(); ch = DATA_IN; //读数据 CLR_EN; DATA_DIR_OUT; return (ch|0x80); }
这个是读地址，ch|0x80是因为写入液晶地址首位应为1.。
液晶中新加入两个函数，一个是上边的读地址，另外一个是读数据；作用是读取液晶当前地址处的数据，从而判断之前半字是否是中文。代码如下：
char LcdReadData() { char ch; WaitForEnable(); SET_RS; SET_RW; DATA_DIR_IN; SET_EN; _NOP(); ch = DATA_IN; //读数据 CLR_EN; DATA_DIR_OUT; return ch; }
另外 putchar还调用了换行——ChangeNextRow函数，完成液晶输出换至下一行。
代码如下：
void ChangeNextRow() { char addr; addr = LcdReadAddr(); //当前地址 if(addr <= 0x88) { LcdWriteComm(0x90); } else if(addr <= 0x90) { LcdWriteComm(0x98); } else if(addr <= 0x98) { LcdWriteComm(0x88); } else { AddNewline(); //添加行，同时向上滚动 LcdWriteComm(0x98); } }
读取当前地址，判断在哪一行，然后写入下一行首地址；如果是最后一行，则所有安徽那个向上移，写入最后一行首地址。
AddNewLine函数完成所有行向上滚动一行，然后地址定位至最后一行。
代码如下：
void AddNewline() { char str[17]; str[16] = 0; //第二行 移至第一行 LcdWriteComm(0x90); LcdReadData(); //空读取 for(int i = 0;i<16;i++) { str[i] = LcdReadData(); } LcdWriteString(0x80,str); //第三行 移至第二行 LcdWriteComm(0x88); LcdReadData(); for(int i = 0;i<16;i++) { str[i] = LcdReadData(); } LcdWriteString(0x90,str); //第四行 移至第三行 LcdWriteComm(0x98); LcdReadData(); for(int i = 0;i<16;i++) { str[i] = LcdReadData(); } LcdWriteString(0x88,str); //第四行 空白 LcdWriteString(0x98," "); //十六个空格 }
读出下一行数据，写入上一行，最后一行写入空格即可。
到此putchar函数全部完成，printf移植的程序部分完成，使用方法详见使用示例。
- scanf
scanf和printf类似，其只负责格式化输入的字符，字符来源是从getchar函数获取；同样，在使用scanf函数之前，要针对字符输入源自行编写getchar函数
最简getchar：
int getchar() { return (putchar(UartReadChar())); }
这是最简单的getchar函数，直接调用读取字符函数，输出并返回。
但是人的输入过程会偶尔犯错误的，为了支持退格键等，需要开辟一个缓存区。
详细代码如下：
#define LINE_LENGTH 80 //行缓冲区大小，决定每行最多输入的字符数 /*标准终端设备中，特殊ASCII码定义，请勿修改*/ #define InBACKSP 0x08 //ASCII <-- (退格键) #define InDELETE 0x7F //ASCII <DEL> (DEL 键) #define InEOL '\r' //ASCII <CR> (回车键) #define InSKIP '\3' //ASCII control-C #define InEOF '\x1A' //ASCII control-Z #define OutDELETE "\x8 \x8" //VT100 backspace and clear #define OutSKIP "^C\n" //^C and new line #define OutEOF "^Z" //^Z and return EOF
int getchar() { static char inBuffer[LINE_LENGTH + 2]; //Where to put chars static char ptr; //Pointer in buffer char c; while(1) { if(inBuffer[ptr]) //如果缓冲区有字符 return (inBuffer[ptr++]); //则逐个返回字符 ptr = 0; //直到发送完毕，缓冲区指针归零 while(1) //缓冲区没有字符，则等待字符输入 { c = UartReadChar(); //等待接收一个字符 if(c == InEOF && !ptr) //==EOF== Ctrl+Z { //只有在未入其他字符时才有效 printf(OutEOF); //终端显示EOF符 return EOF; //返回 EOF（-1） } if(c==InDELETE || c==InBACKSP) //==退格或删除键== { if(ptr) //缓冲区有值 { ptr--; //从缓冲区移除一个字符 printf(OutDELETE); //同时显示也删掉一个字符 } } else if(c == InSKIP) //==取消键 Ctrl+C == { printf(OutSKIP); //终端显示跳至下一行 ptr = LINE_LENGTH + 1; //==0 结束符== break; } else if(c == InEOL) //== '\r' 回车== { putchar(inBuffer[ptr++] = '\n');//终端换行 inBuffer[ptr] = 0; //末尾添加结束符（NULL） ptr = 0; //指针清空 break; } else if(ptr < LINE_LENGTH) //== 正常字符 == { if(c >= ' ') //删除 0x20以下字符 { //存入缓冲区 putchar(inBuffer[ptr++] = c); } } else //缓冲区已满 { putchar('\7'); //== 0x07 蜂鸣符，PC回响一声 } } } }
注释已经很详细了，这里不再详细解释。
scanf的移植程序部分已经完成，如果需要从键盘读入字符，可以仿照上述函数写getchar函数。具体使用和设置见使用示例。
另外，iar的安装文件夹下，430文件夹下有一个src文件夹，lib/clib文件夹下（我的具体文件夹是：D:\Program Files\IAR Systems\Embedded Workbench 6.0 Evaluation\430\src\lib\clib\getchar.c），有一个getchar.c文件，这是getchar的函数，内容如下：
#include "stdio.h" extern char _low_level_get(void); /* Read one char from I/O */ /* Should be supplied by user */ static void put_message(char *s) { while (*s) putchar(*s++); } #define LINE_LENGTH 80 /* Change if you need */ #define In_DELETE 0x7F /* ASCII <DEL> */ #define In_EOL '\r' /* ASCII <CR> */ #define In_SKIP '\3' /* ASCII control-C */ #define In_EOF '\x1A' /* ASCII control-Z */ #define Out_DELETE "\x8 \x8" /* VT100 backspace and clear */ #define Out_SKIP "^C\n" /* ^C and new line */ #define Out_EOF "^Z" /* ^Z and return EOF */ int getchar(void) { static char io_buffer[LINE_LENGTH + 2]; /* Where to put chars */ static int ptr; /* Pointer in buffer */ char c; for (;;) { if (io_buffer[ptr]) return (io_buffer[ptr++]); ptr = 0; for (;;) { if ((c = _low_level_get()) == In_EOF && !ptr) { put_message(Out_EOF); return EOF; } if (c == In_DELETE) { if (ptr) { ptr--; put_message(Out_DELETE); } } else if (c == In_SKIP) { put_message(Out_SKIP); ptr = LINE_LENGTH + 1; /* Where there always is a zero... */ break; } else if (c == In_EOL) { putchar(io_buffer[ptr++] = '\n'); io_buffer[ptr] = 0; ptr = 0; break; } else if (ptr < LINE_LENGTH) { if (c >= ' ') { putchar(io_buffer[ptr++] = c); } } else { putchar('\7'); } } } }
_low_level_get(void); 这个函数需用户定义，不过这个getchar函数不支持退格键，可以更改以支持；_low_level_get(void);这个函数可以直接调用UartReadChar();这个函数，使用时，把getchar.c加入项目，同时在项目中添加_low_level_get(void);函数，函数体只有一句：return UartReadChar();即可。
- printf
- 程序调用示例：
程序使用方式，项目中添加printf.c文件和scanf.c文件（用printf函数则加printf.c文件，用scanf函数就添加scanf.c文件），在要使用函数的地方包含stdio.h（编译器自带库——标准输入输出库）
还要设置使用库和printf的大小：
如果不进行这项设置，使用scanf时将报错：
Error[e27]: Entry "getchar" in module Scanf ( G:\work\程序库\Printf\Debug\Obj\Scanf.r43 ) redefined in module ?getchar ( D:\Program Files\IAR Systems\Embedded；用的是C语言，这里选择CLIB。
然后设置库选项：
这里选择大尺寸，目的是支持所有的格式，因为所用单片机有64kb的程序存储空间，足够使用，如果程序存储空间不够大，推荐选择中尺寸或小尺寸。大尺寸printf占用空间 4.8kb、scanf ：2.3kb，中尺寸 printf：2.5kb、scanf：1.6kb，小尺寸 printf：1.6kb。实际使用时根据需要进行选择。
同时要加入Lcd12864的使用（c文件，h文件（要调用lcd12864的初始化函数））Uart和液晶一样要调用初始化函数。
#include <msp430x16x.h> #include <stdio.h> #include "Uart.h" #include "Lcd12864.h"
头文件包含。
void main( void ) { // Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; ClkInit(); LcdInit(); UartInit(38400,'n',8,1);//串口初始化,设置成38400bps,无校验,8位数据,1位停止 //int a; _EINT(); //scanf("%d",&a); //printf("刘中原%d\n",a); printf("刘中原%f\n",23.6); printf("刘中原%1.2f\n",23.6); }
使用时，先调用液晶和串口的初始化函数，然后开中断；就可以正常的调用scanf和printf函数了。
至此，printf和scanf的移植全部完成，使用这两个函数将给单片机的输入输出带来极大方便。另外，Lcd12864的液晶使用是4行显示，空间较小，可能需要定位至具体位置，以使界面看起来更合理，为此，在Printf中再添加一个定位函数（GotoXY）：
void GotoXY(char x,char y) { char addr; if(y==0) { addr = 0x80 + x / 2; } else if(y==1) { addr = 0x90 + x / 2; } else if(y==2) { addr = 0x88 + x / 2; } else { addr = 0x98 + x / 2; } LcdWriteComm(addr); if(x % 2) //是奇数，后移一位（写入空格） { LcdWriteData(0x20); } }
这样就方便了液晶程序的编写。
又加入一个函数，在printf.c里，目的是支持退格键，内容如下：
void BackSpace() { char addr,dat; addr = LcdReadAddr(); //当前地址 LcdWriteData(0x20); //写入一个空字符，根据地址判断是否为前半字 if(addr == LcdReadAddr()) //前半字 { if(addr == 0x80) return; else if(addr == 0x90) addr = 0x87; else if(addr == 0x88) addr = 0x97; else if(addr == 0x98) addr = 0x8F; else addr = addr - 1; LcdWriteComm(addr); LcdReadData(); //空读取 dat = LcdReadData(); LcdWriteComm(addr); if(dat < 0x80) LcdWriteData(dat); } else { LcdWriteComm(addr); } }
退格完成功能：仅仅地址向前退一格，详细见源程序。
printf和scanf移植全部完成，欢迎大家使用；有什么不足之处，欢迎提出意见或是建议；多谢大家支持啦。
附件：程序库
作者：给我一杯酒
出处：http://Engin.cnblogs.com/
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