LV04-04-串口通信-03-串口格式化函数移植

本文主要是串口通信——串口格式化函数printf的移植的相关笔记,若笔记中有错误或者不合适的地方,欢迎批评指正😃。

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Windows版本 windows11
Ubuntu版本 Ubuntu16.04的64位版本
VMware® Workstation 16 Pro 16.2.3 build-19376536
终端软件 MobaXterm(Professional Edition v23.0 Build 5042 (license))
Linux开发板 正点原子 i.MX6ULL Linux 阿尔法开发板
uboot NXP官方提供的uboot,NXP提供的版本为uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga(使用的uboot版本为U-Boot 2016.03)
linux内核 linux-4.15(NXP官方提供)
Win32DiskImager Win32DiskImager v1.0
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分类 网址 说明
官方网站 https://www.arm.com/ ARM官方网站,在这里我们可以找到Cotex-Mx以及ARMVx的一些文档
https://www.nxp.com.cn/ NXP官方网站
https://www.nxpic.org.cn/NXP 官方社区
https://u-boot.readthedocs.io/en/latest/u-boot官网
https://www.kernel.org/linux内核官网
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分类 网址 说明
NXP https://github.com/nxp-imx NXP imx开发资源GitHub组织,里边会有u-boot和linux内核的仓库
https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source 在线阅读linux kernel源码
nxp-imx/linux-imx/releases/tag/rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga NXP linux内核仓库tags中的rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
nxp-imx/uboot-imx/releases/tag/rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga NXP u-boot仓库tags中的rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
I.MX6ULL i.MX 6ULL Applications Processors for Industrial Products I.MX6ULL 芯片手册(datasheet,可以在线查看)
i.MX 6ULL Applications ProcessorReference Manual I.MX6ULL 参考手册(下载后才能查看,需要登录NXP官网)

一、概述

上一节中,我们实现了 UART1 基本的数据收发功能,虽然可以用来调试程序,但是功能太单一了,只能输出字符。如果需要输出数字的时候就需要我们自己先将数字转换为字符,非常的不方便。学习 STM32 串口的时候我们都会将 printf 函数映射到串口上,这样就可以使用printf 函数来完成格式化输出了,使用非常方便。那 printf 这样的格式化函数能移植到 I.MX6U-ALPHA 开发板上吗?当然也可以啦。

格式化函数说的是 printf、 sprintf 和 scanf 这样的函数,分为格式化输入和格式化输出两类函数。学习 C 语言的时候常常通过 printf 函数在屏幕上显示字符串,通过 scanf 函数从键盘获取输入。这样就有了输入和输出了,实现了最基本的人机交互。在 I.MX6U-ALPHA 开发板上也可以将 printf 和 scanf 映射到串口上,这样就可以使用 MobaXterm 作为开发板的终端,完成与开发板的交互。也可以使用 printf 和 sprintf 来实现各种各样的格式化字符串,方便我们后续的开发。

二、printf移植

1. 从uboot移植

这里直接用了正点原子的资料,他为我们提供了一个stdio文件夹

image-20230729153948757

stdio 里面的文件其实是从 uboot 里面移植过来的。其实都是可以从 uboot 源码还有交叉编译工具链安装目录里面找出相应的文件,完成格式化函数的移植。这里要注意一点, stdio 中并没有实现完全版的格式化函数,比如 printf 函数并不支持浮点数,但是基本够我们使用了。 移植完成后,直接编译可能会报下边的警告:

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In file included from project/main.c:5:0:
bsp/uart/bsp_uart.h:12:6: 警告: conflicting types for built-in function ‘putc’
void putc(unsigned char c);
^
bsp/uart/bsp_uart.h:13:6: 警告: conflicting types for built-in function ‘puts’
void puts(char *str);
^

这个表示“putc”、“puts”这两个函数与内建函数冲突,在编译的时候加入选项“-fno-builtin”表示不使用内建函数就可以了。另外还需要添加在编译 C 文件的时候添加选项“-Wa,-mimplicit-it=thumb”,否则的话会有如下类似的错误提示:

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thumb conditional instruction should be in IT block -- `addcs r5,r5,#65536    

移植完成后,可以看gitee仓库:02_UART/03_printf · qidaink/imx6ull-bare-demo - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

2. 自己实现一个?

自己实现的这个是参考的韦东山教程的逻辑开发教程,所以这里写一下基于的工程情况吧。可以看这里:02_UART/04_my_printf · qidaink/imx6ull-bare-demo - 码云 - 开源中国 (gitee.com)。需要注意的是这里的printf后面的换行只能是\n\r,换成\r\n就会报以下问题:

image-20240119004011983

具体原因还不清楚,上面直接移植uboot中相关文件的版本倒是没问题,后面知道了再补充。

2.1 基础工程结构

2.1.1 目录结构

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2.1.2 imx6ull.lds

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SECTIONS {
. = 0x80100000;

. = ALIGN(4);
.text :
{
*(.text)
}

. = ALIGN(4);
.rodata : { *(.rodata) }

. = ALIGN(4);
.data : { *(.data) }

. = ALIGN(4);
__bss_start = .;
.bss : { *(.bss) *(.COMMON) }
__bss_end = .;
}

2.1.3 main.c

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#include "uart.h"

int main()
{
unsigned char cTestData ; /*用于测试发送的数据*/
Uart_Init() ;

PutStr("Hello, world!\n\r"); /*发送字符串*/

while(1)
{
cTestData = GetChar() ; /*等待从串口获取数据*/

if (cTestData == '\r') /*添加回到行首\r*/
{
PutChar('\n');
}

if (cTestData == '\n') /*换行\n*/
{
PutChar('\r');
}

PutChar(cTestData) ; /*从串口发送数据*/
}

return 0;
}

2.1.4 start.S

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.text
.global _start
_start:

/* 设置栈 */
ldr sp,=0x80200000
/* 清除bss段 */
bl clean_bss
/* 跳转到主函数 */
bl main

halt:
b halt

clean_bss:
ldr r1, =__bss_start // 将链接脚本变量__bss_start变量保存于r1
ldr r2, =__bss_end // 将链接脚本变量__bss_end变量保存于r2
mov r3, #0
clean:
strb r3, [r1] // 将当前地址下的数据清零
add r1, r1, #1 // 将r1内存储的地址+1
cmp r1, r2 // 相等:清零操作结束;否则继续执行clean函数清零bss段
bne clean

mov pc, lr

2.1.5 uart.c

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#include "uart.h"


static volatile unsigned int *IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_TX_DATA ;
static volatile unsigned int *IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_RX_DATA ;
static volatile unsigned int *IOMUXC_UART1_RX_DATA_SELECT_INPUT ;

void Uart_Init(void)
{

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_TX_DATA = (volatile unsigned int *)(0x20E0084);
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_RX_DATA = (volatile unsigned int *)(0x20E0088);
IOMUXC_UART1_RX_DATA_SELECT_INPUT = (volatile unsigned int *)(0x20E0624);

*IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_RX_DATA = 0;
*IOMUXC_UART1_RX_DATA_SELECT_INPUT = 3;
*IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_TX_DATA = 0;

UART1->UCR1 |= (1 << 0) ; /*关闭当前串口*/

/*
* 设置UART传输格式:
* UART1中的UCR2寄存器关键bit如下
* [14]: 1:忽略RTS引脚
* [8] : 0: 关闭奇偶校验 默认为0,无需设置
* [6] : 0: 停止位1位 默认为0,无需设置
* [5] : 1: 数据长度8位
* [2] : 1: 发送数据使能
* [1] : 1: 接收数据使能
*/

UART1->UCR2 |= (1<<14) |(1<<5) |(1<<2)|(1<<1);

/*
* UART1中的UCR3寄存器关键bit如下
* [2]: 1:根据官方文档表示,IM6ULL的UART用了这个MUXED模型,提示要设置
*/

UART1->UCR3 |= (1<<2);

/*
* 设置波特率
* 根据芯片手册得知波特率计算公式:
* Baud Rate = Ref Freq / (16 * (UBMR + 1)/(UBIR+1))
* 当我们需要设置 115200的波特率
* UART1_UFCR [9:7]=101,表示不分频,得到当前UART参考频率Ref Freq :80M ,
* 带入公式:115200 = 80000000 /(16*(UBMR + 1)/(UBIR+1))
*
* 选取一组满足上式的参数:UBMR、UBIR即可
*
* UART1_UBIR = 71
* UART1_UBMR = 3124
*/

UART1->UFCR = 5 << 7; /* Uart的时钟clk:80MHz */
UART1->UBIR = 71;
UART1->UBMR = 3124;

UART1->UCR1 |= (1 << 0); /*使能当前串口*/
}

void PutChar(int c)
{
while (!((UART1->USR2) & (1<<3))); /*等待上个字节发送完毕*/
UART1->UTXD = (unsigned char)c;
}

unsigned char GetChar(void)
{
while (!(UART1->USR2 & (1<<0))); /*等待接收数据*/
return (unsigned char)UART1->URXD;
}

void PutStr(const char *s)
{
while (*s)
{
PutChar(*s);
s++;
}
}

2.1.6 uart.h

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#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_


/*UART1的寄存器的基地址*/
#define UART1_BASE (0x2020000u)

#define UART1 ((UART_Type *)UART1_BASE)

/*根据IMX6ULL芯片手册<<55.15 UART Memory Map/Register Definition>>的3608页,定义UART的结构体,*/
typedef struct {
volatile unsigned int URXD; /**< UART Receiver Register, offset: 0x0 串口接收寄存器,偏移地址0x0 */
unsigned char RESERVED_0[60];
volatile unsigned int UTXD; /**< UART Transmitter Register, offset: 0x40 串口发送寄存器,偏移地址0x40*/
unsigned char RESERVED_1[60];
volatile unsigned int UCR1; /**< UART Control Register 1, offset: 0x80 串口控制寄存器1,偏移地址0x80*/
volatile unsigned int UCR2; /**< UART Control Register 2, offset: 0x84 串口控制寄存器2,偏移地址0x84*/
volatile unsigned int UCR3; /**< UART Control Register 3, offset: 0x88 串口控制寄存器3,偏移地址0x88*/
volatile unsigned int UCR4; /**< UART Control Register 4, offset: 0x8C 串口控制寄存器4,偏移地址0x8C*/
volatile unsigned int UFCR; /**< UART FIFO Control Register, offset: 0x90 串口FIFO控制寄存器,偏移地址0x90*/
volatile unsigned int USR1; /**< UART Status Register 1, offset: 0x94 串口状态寄存器1,偏移地址0x94*/
volatile unsigned int USR2; /**< UART Status Register 2, offset: 0x98 串口状态寄存器2,偏移地址0x98*/
volatile unsigned int UESC; /**< UART Escape Character Register, offset: 0x9C 串口转义字符寄存器,偏移地址0x9C*/
volatile unsigned int UTIM; /**< UART Escape Timer Register, offset: 0xA0 串口转义定时器寄存器 偏移地址0xA0*/
volatile unsigned int UBIR; /**< UART BRM Incremental Register, offset: 0xA4 串口二进制倍率增加寄存器 偏移地址0xA4*/
volatile unsigned int UBMR; /**< UART BRM Modulator Register, offset: 0xA8 串口二进制倍率调节寄存器 偏移地址0xA8*/
volatile unsigned int UBRC; /**< UART Baud Rate Count Register, offset: 0xAC 串口波特率计数寄存器 偏移地址0xAC*/
volatile unsigned int ONEMS; /**< UART One Millisecond Register, offset: 0xB0 串口一毫秒寄存器 偏移地址0xB0*/
volatile unsigned int UTS; /**< UART Test Register, offset: 0xB4 串口测试寄存器 偏移地址0xB4*/
volatile unsigned int UMCR; /**< UART RS-485 Mode Control Register, offset: 0xB8 串口485模式控制寄存器 偏移地址0xB8*/
} UART_Type;

void Uart_Init(void);
void PutChar(int c);

#endif

2.1.7 Makefile

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PREFIX=arm-linux-gnueabihf-
CC=$(PREFIX)gcc
LD=$(PREFIX)ld
AR=$(PREFIX)ar
OBJCOPY=$(PREFIX)objcopy
OBJDUMP=$(PREFIX)objdump

uart.img : start.S uart.c main.c
$(CC) -nostdlib -g -c -o start.o start.S
$(CC) -nostdlib -g -c -o uart.o uart.c
$(CC) -nostdlib -g -c -o main.o main.c

$(LD) -T imx6ull.lds -g start.o uart.o main.o -o uart.elf

$(OBJCOPY) -O binary -S uart.elf uart.bin
$(OBJDUMP) -D -m arm uart.elf > uart.dis
./tools/mkimage -n ./tools/imximage.cfg.cfgtmp -T imximage -e 0x80100000 -d uart.bin uart.imx
dd if=/dev/zero of=1k.bin bs=1024 count=1
cat 1k.bin uart.imx > uart.img

clean:
rm -f uart.dis uart.bin uart.elf uart.imx uart.img *.o

2.2 移植printf

2.2.1 raise函数

在 uart.c 中加入 raise 函数,用于防止编译失败。

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int raise(int signum)/* raise函数,防止编译报错 */
{
return 0;
}

2.2.2 修改 Makefile

my_printf.c 中用到除法的求模运算,需要提供除法库。一般的交叉工具链里都提示有基本的数学运算,它们位于 libgcc.a 中。我们需要把 libgcc.a也链接进程序里,需要修改 Makefile。

注意:链接指令中,每个“ -L”表示库在哪里,即它的目录;“ -l”表示哪个库,即库的名称, -lgcc 表示会链接“libgcc.a”库。

对 Makefile 作如下修改:

(1)增加$(CC) -nostdlib -g -c -o my_printf.o my_printf.c

(2)在$(LD) -T imx6ull.lds -g start.o uart.o main.o my_printf.o -o my_printf.elf
添加-lgcc – L<libgcc.a 的路径>

例如:

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$(LD) -T imx6ull.lds -g start.o uart.o main.o my_printf.o -o my_printf.elf -lgcc -L/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_armlinux-gnueabihf/lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/6.2.1

2.2.3 变参数函数移植

函数参数列表包括了字符串( format)和变参(…)组合而成, 在 vc6.0 的头文件 stdarg.h 中找到 typedef char * va_list:

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#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )

① _INTSIZEOF(n) 用于获取其中一个变参类型占用的空间长度。

② va_start(ap,v) 令 ap 指向第一个变参地址。

③ va_arg(ap,t) 取出一个变参,同时指针指向下一个变参。

④ va_end(ap) 将指针指向 NULL,防止野指针 。

我们移植以上的代码,编写一个属于自己的 printf。参考 int printf(const char *format, …)库函数,实现 my_printf。我们创建my_printf.c :

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//reference :  int printf(const char *format, ...); 
int printf(const char *fmt, ...)
{
va_list ap;

va_start(ap, fmt);
my_vprintf(fmt, ap);
va_end(ap);
return 0;
}

2.2.4 编写 my_vprintf(fmt, ap)

参考 int vprintf(const char *format, va_list ap)实现 my_vprintf ,在my_printf.c中添加:

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/*reference :   int vprintf(const char *format, va_list ap); */
static int my_vprintf(const char *fmt, va_list ap)
{
char lead=' ';
int maxwidth=0;

for(; *fmt != '\0'; fmt++)
{
if (*fmt != '%') {
outc(*fmt);
continue;
}

lead=' ';
maxwidth=0;

//format : %08d, %8d,%d,%u,%x,%f,%c,%s
fmt++;
if(*fmt == '0'){
lead = '0';
fmt++;
}


while(*fmt >= '0' && *fmt <= '9'){
maxwidth *=10;
maxwidth += (*fmt - '0');
fmt++;
}

switch (*fmt) {
case 'd': out_num(va_arg(ap, int), 10,lead,maxwidth); break;
case 'o': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 8,lead,maxwidth); break;
case 'u': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 10,lead,maxwidth); break;
case 'x': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 16,lead,maxwidth); break;
case 'c': outc(va_arg(ap, int )); break;
case 's': outs(va_arg(ap, char *)); break;

default:
outc(*fmt);
break;
}
}
return 0;
}

2.2.5 编写 out_c, outs 与 out_num 函数

  • (1)利用之前我们实现的单字节打印函数 void PutChar(int c)实现 out_c,outs 与 out_num 函数 outc 用于格式化输出中的%c 的输出。
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static int outc(int c) 
{
PutChar(c);
return 0;
}
  • outs 用于格式化输出中的%s 的输出。
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static int outs (const char *s)
{
while (*s != '\0')
PutChar(*s++);
return 0;
}
  • out_num 用于格式化输出中的%d, %o, %u, %x 的输出。
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static int out_num(long n, int base,char lead,int maxwidth) 
{
unsigned long m=0;
char buf[MAX_NUMBER_BYTES], *s = buf + sizeof(buf);
int count=0,i=0;


*--s = '\0';

if (n < 0){
m = -n;
}
else{
m = n;
}

do{
*--s = hex_tab[m%base];
count++;
}while ((m /= base) != 0);

if( maxwidth && count < maxwidth){
for (i=maxwidth - count; i; i--)
*--s = lead;
}

if (n < 0)
*--s = '-';

return outs(s);
}

2.2.6 测试函数

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int my_printf_test(void)
{
printf("This is www.100ask.org my_printf test\n\r") ;
printf("test char =%c,%c\n\r", 'A','a') ;
printf("test decimal number =%d\n\r", 123456) ;
printf("test decimal number =%d\n\r", -123456) ;
printf("test hex number =0x%x\n\r", 0x55aa55aa) ;
printf("test string =%s\n\r", "www.100ask.org") ;
printf("num=%08d\n\r", 12345);
printf("num=%8d\n\r", 12345);
printf("num=0x%08x\n\r", 0x12345);
printf("num=0x%8x\n\r", 0x12345);
printf("num=0x%02x\n\r", 0x1);
printf("num=0x%2x\n\r", 0x1);

printf("num=%05d\n\r", 0x1);
printf("num=%5d\n\r", 0x1);

return 0;
}

2.3 移植后的工程结构

2.3.1 目录结构

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2.3.2 imx6ull.lds

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SECTIONS {
. = 0x80100000;

. = ALIGN(4);
.text :
{
*(.text)
}

. = ALIGN(4);
.rodata : { *(.rodata) }

. = ALIGN(4);
.data : { *(.data) }

. = ALIGN(4);
__bss_start = .;
.bss : { *(.bss) *(.COMMON) }
__bss_end = .;
}

2.3.3 main.c

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#include "my_printf.h"
#include "uart.h"
int main()
{ Uart_Init();
my_printf_test();
return 0;
}

2.3.4 start.S

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.text
.global _start
_start:

/* 设置栈 */
ldr sp,=0x80200000
/* 清除bss段 */
bl clean_bss
/* 跳转到主函数 */
bl main

halt:
b halt

clean_bss:
ldr r1, =__bss_start // 将链接脚本变量__bss_start变量保存于r1
ldr r2, =__bss_end // 将链接脚本变量__bss_end变量保存于r2
mov r3, #0
clean:
strb r3, [r1] // 将当前地址下的数据清零
add r1, r1, #1 // 将r1内存储的地址+1
cmp r1, r2 // 相等:清零操作结束;否则继续执行clean函数清零bss段
bne clean

mov pc, lr

2.3.5 uart.c

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#include "uart.h"


static volatile unsigned int *IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_TX_DATA ;
static volatile unsigned int *IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_RX_DATA ;
static volatile unsigned int *IOMUXC_UART1_RX_DATA_SELECT_INPUT ;

void Uart_Init(void)
{

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_TX_DATA = (volatile unsigned int *)(0x20E0084);
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_RX_DATA = (volatile unsigned int *)(0x20E0088);
IOMUXC_UART1_RX_DATA_SELECT_INPUT = (volatile unsigned int *)(0x20E0624);

*IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_RX_DATA = 0;
*IOMUXC_UART1_RX_DATA_SELECT_INPUT = 3;
*IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_TX_DATA = 0;

UART1->UCR1 |= (1 << 0) ; /*关闭当前串口*/

/*
* 设置UART传输格式:
* UART1中的UCR2寄存器关键bit如下
* [14]: 1:忽略RTS引脚
* [8] : 0: 关闭奇偶校验 默认为0,无需设置
* [6] : 0: 停止位1位 默认为0,无需设置
* [5] : 1: 数据长度8位
* [2] : 1: 发送数据使能
* [1] : 1: 接收数据使能
*/

UART1->UCR2 |= (1<<14) |(1<<5) |(1<<2)|(1<<1);

/*
* UART1中的UCR3寄存器关键bit如下
* [2]: 1:根据官方文档表示,IM6ULL的UART用了这个MUXED模型,提示要设置
*/

UART1->UCR3 |= (1<<2);

/*
* 设置波特率
* 根据芯片手册得知波特率计算公式:
* Baud Rate = Ref Freq / (16 * (UBMR + 1)/(UBIR+1))
* 当我们需要设置 115200的波特率
* UART1_UFCR [9:7]=101,表示不分频,得到当前UART参考频率Ref Freq :80M ,
* 带入公式:115200 = 80000000 /(16*(UBMR + 1)/(UBIR+1))
*
* 选取一组满足上式的参数:UBMR、UBIR即可
*
* UART1_UBIR = 71
* UART1_UBMR = 3124
*/

UART1->UFCR = 5 << 7; /* Uart的时钟clk:80MHz */
UART1->UBIR = 71;
UART1->UBMR = 3124;

UART1->UCR1 |= (1 << 0); /*使能当前串口*/
}

void PutChar(int c)
{
while (!((UART1->USR2) & (1<<3))); /*等待上个字节发送完毕*/
UART1->UTXD = (unsigned char)c;
}

unsigned char GetChar(void)
{
while (!(UART1->USR2 & (1<<0))); /*等待接收数据*/
return (unsigned char)UART1->URXD;
}

void PutStr(const char *s)
{
while (*s)
{
PutChar(*s);
s++;
}
}
int raise(int signum)/* raise函数,防止编译报错 */
{
return 0;
}

2.3.6 uart.h

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#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_


/*UART1的寄存器的基地址*/
#define UART1_BASE (0x2020000u)

#define UART1 ((UART_Type *)UART1_BASE)

/*根据IMX6ULL芯片手册<<55.15 UART Memory Map/Register Definition>>的3608页,定义UART的结构体,*/
typedef struct {
volatile unsigned int URXD; /**< UART Receiver Register, offset: 0x0 串口接收寄存器,偏移地址0x0 */
unsigned char RESERVED_0[60];
volatile unsigned int UTXD; /**< UART Transmitter Register, offset: 0x40 串口发送寄存器,偏移地址0x40*/
unsigned char RESERVED_1[60];
volatile unsigned int UCR1; /**< UART Control Register 1, offset: 0x80 串口控制寄存器1,偏移地址0x80*/
volatile unsigned int UCR2; /**< UART Control Register 2, offset: 0x84 串口控制寄存器2,偏移地址0x84*/
volatile unsigned int UCR3; /**< UART Control Register 3, offset: 0x88 串口控制寄存器3,偏移地址0x88*/
volatile unsigned int UCR4; /**< UART Control Register 4, offset: 0x8C 串口控制寄存器4,偏移地址0x8C*/
volatile unsigned int UFCR; /**< UART FIFO Control Register, offset: 0x90 串口FIFO控制寄存器,偏移地址0x90*/
volatile unsigned int USR1; /**< UART Status Register 1, offset: 0x94 串口状态寄存器1,偏移地址0x94*/
volatile unsigned int USR2; /**< UART Status Register 2, offset: 0x98 串口状态寄存器2,偏移地址0x98*/
volatile unsigned int UESC; /**< UART Escape Character Register, offset: 0x9C 串口转义字符寄存器,偏移地址0x9C*/
volatile unsigned int UTIM; /**< UART Escape Timer Register, offset: 0xA0 串口转义定时器寄存器 偏移地址0xA0*/
volatile unsigned int UBIR; /**< UART BRM Incremental Register, offset: 0xA4 串口二进制倍率增加寄存器 偏移地址0xA4*/
volatile unsigned int UBMR; /**< UART BRM Modulator Register, offset: 0xA8 串口二进制倍率调节寄存器 偏移地址0xA8*/
volatile unsigned int UBRC; /**< UART Baud Rate Count Register, offset: 0xAC 串口波特率计数寄存器 偏移地址0xAC*/
volatile unsigned int ONEMS; /**< UART One Millisecond Register, offset: 0xB0 串口一毫秒寄存器 偏移地址0xB0*/
volatile unsigned int UTS; /**< UART Test Register, offset: 0xB4 串口测试寄存器 偏移地址0xB4*/
volatile unsigned int UMCR; /**< UART RS-485 Mode Control Register, offset: 0xB8 串口485模式控制寄存器 偏移地址0xB8*/
} UART_Type;

void Uart_Init(void);
void PutChar(int c);

#endif

2.3.7 Makefile

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PREFIX=arm-linux-gnueabihf-
CC=$(PREFIX)gcc
LD=$(PREFIX)ld
AR=$(PREFIX)ar
OBJCOPY=$(PREFIX)objcopy
OBJDUMP=$(PREFIX)objdump

my_printf.img : start.S uart.c main.c my_printf.c
$(CC) -nostdlib -g -c -o start.o start.S
$(CC) -nostdlib -g -c -o uart.o uart.c
$(CC) -nostdlib -g -c -o main.o main.c
$(CC) -nostdlib -g -c -o my_printf.o my_printf.c

$(LD) -T imx6ull.lds -g start.o uart.o main.o my_printf.o -o my_printf.elf -lgcc -L/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/6.2.1

$(OBJCOPY) -O binary -S my_printf.elf my_printf.bin
$(OBJDUMP) -D -m arm my_printf.elf > my_printf.dis
./tools/mkimage -n ./tools/imximage.cfg.cfgtmp -T imximage -e 0x80100000 -d my_printf.bin my_printf.imx
dd if=/dev/zero of=1k.bin bs=1024 count=1
cat 1k.bin my_printf.imx > my_printf.img

clean:
rm -f my_printf.dis my_printf.bin my_printf.elf my_printf.imx my_printf.img *.o

2.3.8 mp_printf.c

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#include  "my_printf.h"
#include "uart.h"


//==================================================================================================
typedef char * va_list;
#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )

#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
//#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)( ap=ap + _INTSIZEOF(t), ap- _INTSIZEOF(t)) )
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )

//==================================================================================================

unsigned char hex_tab[]={'0','1','2','3','4','5','6','7',\
'8','9','a','b','c','d','e','f'};


static int outc(int c)
{
PutChar(c);
return 0;
}

static int outs (const char *s)
{
while (*s != '\0')
PutChar(*s++);
return 0;
}

static int out_num(long n, int base,char lead,int maxwidth)
{
unsigned long m=0;
char buf[MAX_NUMBER_BYTES], *s = buf + sizeof(buf);
int count=0,i=0;


*--s = '\0';

if (n < 0){
m = -n;
}
else{
m = n;
}

do{
*--s = hex_tab[m%base];
count++;
}while ((m /= base) != 0);

if( maxwidth && count < maxwidth){
for (i=maxwidth - count; i; i--)
*--s = lead;
}

if (n < 0)
*--s = '-';

return outs(s);
}


/*reference : int vprintf(const char *format, va_list ap); */
static int my_vprintf(const char *fmt, va_list ap)
{
char lead=' ';
int maxwidth=0;

for(; *fmt != '\0'; fmt++)
{
if (*fmt != '%') {
outc(*fmt);
continue;
}

lead=' ';
maxwidth=0;

//format : %08d, %8d,%d,%u,%x,%f,%c,%s
fmt++;
if(*fmt == '0'){
lead = '0';
fmt++;
}


while(*fmt >= '0' && *fmt <= '9'){
maxwidth *=10;
maxwidth += (*fmt - '0');
fmt++;
}

switch (*fmt) {
case 'd': out_num(va_arg(ap, int), 10,lead,maxwidth); break;
case 'o': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 8,lead,maxwidth); break;
case 'u': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 10,lead,maxwidth); break;
case 'x': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 16,lead,maxwidth); break;
case 'c': outc(va_arg(ap, int )); break;
case 's': outs(va_arg(ap, char *)); break;

default:
outc(*fmt);
break;
}
}
return 0;
}

//reference : int printf(const char *format, ...);
int printf(const char *fmt, ...)
{
va_list ap;

va_start(ap, fmt);
my_vprintf(fmt, ap);
va_end(ap);
return 0;
}

int my_printf_test(void)
{
printf("This is www.100ask.org my_printf test\n\r") ;
printf("test char =%c,%c\n\r", 'A','a') ;
printf("test decimal number =%d\n\r", 123456) ;
printf("test decimal number =%d\n\r", -123456) ;
printf("test hex number =0x%x\n\r", 0x55aa55aa) ;
printf("test string =%s\n\r", "www.100ask.org") ;
printf("num=%08d\n\r", 12345);
printf("num=%8d\n\r", 12345);
printf("num=0x%08x\n\r", 0x12345);
printf("num=0x%8x\n\r", 0x12345);
printf("num=0x%02x\n\r", 0x1);
printf("num=0x%2x\n\r", 0x1);

printf("num=%05d\n\r", 0x1);
printf("num=%5d\n\r", 0x1);

return 0;
}

2.3.9 my_printf.h

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#ifndef _MY_PRINTF_H
#define _MY_PRINTF_H

#define MAX_NUMBER_BYTES 64
extern int my_printf_test(void);
int printf(const char *fmt, ...);

#endif /* _MY_PRINTF_H */

2.4 测试效果

不出意外,一切顺利的话我们应该会得到以下输出:

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This is www.100ask.org my_printf test
test char =A,a
test decimal number =123456
test decimal number =-123456
test hex number =0x55aa55aa
test string =www.100ask.org
num=00012345
num= 12345
num=0x00012345
num=0x 12345
num=0x01
num=0x 1
num=00001
num= 1

串口终端如果打印以上信息,证明实验成功!

2.5 地址打印

我们来看一下上面移植好后,对地址的打印情况:

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#include "my_printf.h"
#include "uart.h"

char g_charA = 'A'; // 存储在 .data 段
const char g_charB = 'B'; // 存储在 .rodata 段
const char g_charC; // 存储在 .bss 段
int g_intA = 0; // 存储在 .bss 段
int g_intB; // 存储在 .bss 段

int main(int argc, const char * argv[])
{
int c = 9;
Uart_Init();
my_printf_test();
printf("\n\r");//反过来会报错,具体原因未知,还没有深究
printf("g_charA=%d &g_charA=0x%x\n\r", g_charA, &g_charA);
printf("g_charB=%d &g_charB=0x%x\n\r", g_charB, &g_charB);
printf("g_charC=%d &g_intA=0x%x\n\r", g_charC, &g_charC);
printf("g_intA=%d &g_intA=0x%x\n\r", g_intA, &g_intA);
printf("g_intB=%d &g_intB=0x%x\n\r", g_intB, &g_intB);
printf("c=%d &c=0x%x\n\r", c, &c);
return 0;
}

不出意外的话,我们会得到以下打印输出:

image-20240119003227288

会发现全是错的,具体原因可能还是哪里移植的不太对,后面进行了修改,修改后的工程可以直接看这里:imx6ull-bare-demo: imx6ull的裸机开发demo - Gitee.com。修改完后打印信息如下:

image-20240119003653270