printf函数原理

在单片机中，printf 函数最终要将数据输出到具体的设备上。

在标准的C语言环境中，printf函数默认将输出发送到标准输出设备（如控制台）。然而，在单片机环境中，没有标准的输出设备，因此需要重定向printf函数以使用串口或其他通信接口。

最终生成的字符串会被发送到指定的输出设备，在PC上通常是控制台，而在单片机上则通常是串口。

如果是输出到串口，通常会调用串口发送数据的函数。

由于printf涉及较多的计算和潜在的阻塞式等待（例如等待UART发送完毕），它可能会对系统的实时性能产生影响。因此，在关键任务或对延迟敏感的应用中应谨慎使用，或者考虑仅用于调试目的。

在资源受限的环境中，可能需要优化 printf 的实现以提高性能或减少资源占用。

在Keil MDK环境中，可以通过勾选Use MicroLIB来使用微库中的printf函数，这些函数不是工作在半主机模式下的。

printf 是 C 语言标准库中的一个函数，定义在 stdio.h 头文件中。在桌面操作系统或带有完整操作系统的环境中，printf 会将格式化的字符串输出到标准输出

在一些单片机中，浮点数运算和格式化可能不受支持或效率较低。因此，在需要输出浮点数时，可能需要使用特殊的库或自行实现格式化函数。

在嵌入式系统中，为了减少代码大小，通常不会使用完整的 printf 实现，而是使用更轻量级的打印函数。

重定向的关键是修改、放置字符、函数

由于单片机没有标准输出设备（如PC的控制台），需要将 printf 的输出重定向到串口。这通常涉及到重写  putchar 函数。

printf 函数会根据格式控制符从栈中获取相应的参数。在 C 语言中，函数的参数是通过栈来传递的。对于像 printf 这样的可变参数函数，编译器会根据格式化字符串中的格式控制符数量和类型来确定如何从栈中获取参数。

printf 函数本身并不直接处理硬件操作，而是依赖于底层的驱动程序。

为了让 printf 函数能够按照我们的需求输出，例如输出到串口，需要对 printf 函数进行重定向。

单片机中的printf函数原理涉及格式字符串解析、参数处理、字符输出和缓冲区管理。

int fputc(int ch, FILE *f) {
    // 将字符发送到 UART
    UART_SendByte((unsigned char)ch);
    return ch;
}

单片机中的printf函数主要依赖于对标准输出流的重定向，通过特定的硬件接口（如UART）来实现实际的数据传输。

微库是一个压缩库，其中的printf函数不工作在半主机模式下，适用于单片机等资源有限的环境。

#include <stdio.h>

// 定义一个函数指针类型
typedef int (*putchar_func)(int);

// 定义一个全局变量来存储putchar函数的指针
putchar_func putchar_ptr = NULL;

// 重定向putchar函数
int putchar(int c) {
    // 这里实现将字符c发送到串口的代码
    // 例如，使用UART发送字符
    while (!(UART_STATUS & UART_TX_READY));
    UART_DATA = c;
    return c;
}

// 重定向stdout
int _write(int file, char *ptr, int len) {
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++) {
        putchar(ptr[i]);
    }
    return len;
}

int main() {
    // 初始化串口
    // ...

    // 设置putchar函数的指针
    putchar_ptr = putchar;

    // 现在可以使用printf函数了
    printf("Hello, World!\n");

    return 0;
}