Прикручиваем функции stdio.h к С++ проекту

Я бы хотел поделиться тем, как «научить» стандартные функции, такие как printf, работать в вашем C++ проекте, на примере проекта в Atmel Studio. Так как JTAG отладчика у меня нет, а отлаживать ПО как-то нужно, решил выводить информацию по UART. Сам по себе передатчик может вывести лишь байт, дебажная инфомация же представлена в виде строк. Существует несколько библиотек для буферизированной работы с UART, но я хочу воcпользоваться именно printf из stdio.h.

Создадим пустой С++ executable проект в Atmel Studio. Пропишем:

#include <stdio.h>

Перейдём к implementation и обратим внимание на пример:

<h4>Example</h4>

    \code
    #include <stdio.h>

    static int uart_putchar(char c, FILE *stream);

    static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putchar, NULL,
                                             _FDEV_SETUP_WRITE);

    static int
    uart_putchar(char c, FILE *stream)
    {

      if (c == '\n')
        uart_putchar('\r', stream);
      loop_until_bit_is_set(UCSRA, UDRE);
      UDR = c;
      return 0;
    }

    int
    main(void)
    {
      init_uart();
      stdout = &mystdout;
      printf("Hello, world!\n");

      return 0;
    }
    \endcode

Попробуем вставить этот код в наш проект:

#define FOSC 7372800UL // Clock Speed
#define BAUD 9600
#define MYUBRR FOSC/16/BAUD-1

#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>

static int uart_putchar(char c, FILE *stream);

static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putchar, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);

void init_uart(unsigned int ubrr)
{
	/*Set baud rate */
	UBRR0H = (unsigned char)(ubrr>>8);
	UBRR0L = (unsigned char)ubrr;
	/*Enable receiver and transmitter */
	UCSR0B = (1<<RXEN0)|(1<<TXEN0)|(1<<RXCIE0);
	/* Set frame format: 8data, 2stop bit */
	UCSR0C = (1<<USBS0)|(1<<UCSZ00)|(1<<UCSZ01);
}

static int
uart_putchar(char c, FILE *stream)
{

	if (c == '\n')
	uart_putchar('\r', stream);
	while ( !( UCSR0A & (1<<UDRE0)) )
	;
	/* Put data into buffer, sends the data */
	UDR0 = c;
	return 0;
}

int main(void)
{
    init_uart(MYUBRR);
    stdout = &mystdout;
    printf("Hello, world!\n");

    return 0;
}

Жмем build solution и видим следующие ошибки:



Ссылаются они на строку:

static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putchar, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);

Google приводит нас сюда. Designated Initializers описаны тут.

Макрос FDEV_SETUP_STREAM не компилируется в С++, так как он использует Designated Initializers. Для решения проблемы предлагается использовать полную инициализацию. Вернемся к файлу stdio.h. Чуть ниже обьявления FDEV_SETUP_STREAM находится прототип:

extern FILE *fdevopen(int (*__put)(char), int (*__get)(void),
                      int __opts __attribute__((unused)));

И комментарий к нему:

/*
 * Declare prototype for the discontinued version of fdevopen() that
 * has been in use up to avr-libc 1.2.x.  The new implementation has
 * some backwards compatibility with the old version.
 */

Попробуем воспользоваться им вместо макроса FDEV_SETUP_STREAM. Код проекта примет следующий вид:

#define FOSC 7372800UL // Clock Speed
#define BAUD 9600
#define MYUBRR FOSC/16/BAUD-1

#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>

FILE * uart_str;

static int uart_putchar(char c, FILE *stream);
static int uart_getchar(FILE *stream);

void init_uart(unsigned int ubrr)
{
	/*Set baud rate */
	UBRR0H = (unsigned char)(ubrr>>8);
	UBRR0L = (unsigned char)ubrr;
	/*Enable receiver and transmitter */
	UCSR0B = (1<<RXEN0)|(1<<TXEN0)|(1<<RXCIE0);
	/* Set frame format: 8data, 2stop bit */
	UCSR0C = (1<<USBS0)|(1<<UCSZ00)|(1<<UCSZ01);
}

static int
uart_putchar(char c, FILE *stream)
{

	if (c == '\n')
	uart_putchar('\r', stream);
	while ( !( UCSR0A & (1<<UDRE0)) )
	;
	/* Put data into buffer, sends the data */
	UDR0 = c;
	return 0;
}

static int
uart_getchar(FILE *stream)
{
	/* Wait for data to be received */
	while ( !(UCSR0A & (1<<RXC0)) )
	;
	/* Get and return received data from buffer */
	char data = UDR0; //Temporarly store received data
	if(data == '\r')
	data = '\n';
	uart_putchar(data, stream); //Send to console what has been received, so we can see when typing
	return data;
}

int main(void)
{
    init_uart(MYUBRR);
	uart_str = fdevopen(uart_putchar, uart_getchar); //send , receive functions
    stdout = uart_str;
    printf("Hello, world!\n");

    return 0;
}

Попробуем собрать проект… Build succeeded. Подключаем микроконтроллер к COM порту. Открываем терминал, смотрим.



Надеюсь, данная статья поможет начинающим в отладке.