嵌入式开发输出调试和日志信息的几种方法

Posted 2021-06-17 ybhuangfugui

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作者 | strongerHuang

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基于MCU的嵌入式软件开发，可能在某些情况下没有多余存储空间，从而没有在本地有效保存调试和日志信息。

这时，通过某种方式把调试（Debug）和日志（Log）信息输出就显得有意义了。

下面就来讲讲关于嵌入式开发中输出调试和日志信息的几点内容。

1标准库 printf 直接输出

在MCU嵌入式开发中，通过UART串口 printf 输出调试和日志信息的方式是最常见的一种。

在Linux、Windows这种大型系统中，使用标准C库没有问题，但在MCU这种资源有限的平台，通常使用微库。

1.使用微库配置方法

在使用的IDE中，比如 Keil 和 IAR 都需要在工程选项中进行配置才能正常使用微库。

Keil 使用微库：

Project -> Options for Target -> Target，勾选"Use MicroLIB"

IAR 使用微库：

Project -> Options for Node -> General Options -> Library Configuration，选择"Full"

额外说明一下，IAR 中使用库有四个选择：

None：无

Normal：选择常规配置的运行时库

Full：选择完整配置的运行时库

Custom：选择定制运行时库

这里关于微库以及IDE配置，可以参看我的文章：

微库和标准C库有什么区别？

Keil系列教程05_工程目标选项配置（一）

IAR系列教程06_工程节点选项配置（一）

2.重定义函数

你要输出信息，肯定要有路径才行啊，是UART，还是CAN。所以，就需要重定义函数才行。

以UART串口为例，最常见一种方式：

#include <stdio.h>


int fputc(int ch, FILE *f)
{
  DEBUG_SendByte((uint8_t)ch);


  return ch;
}


int fgetc(FILE *f)
{
  while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_COM, USART_FLAG_RXNE) == RESET);


  return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_COM);
}

当然，串口里面具体的实现方式，与你底层有关。

有以上配置，就可以直接使用 printf 函数了。

2自定义 printf 输出

有些情况下，需要指定要求输出调试或日志信息，就需要自定义输出格式。

举例1：

比如：我要设置一个 “DBUGE 开关”，在开发测试阶段，我需要打开开关，产品量产后，我不需要开启调试信息输出。

#define DEBUG(Type, ...)   if(DEBUG_EN(Type)) \\
                           { \\
                             printf(__VA_ARGS__); \\
                           }

说明：__VA_ARGS__它是一个可变参数的宏，就是将左边宏中“...” 的内容原样抄写在右边 __VA_ARGS__ 所在的位置。

举例2：

还比如：输出日志信息，添加“时间戳”：

#define DEBUG(Type, ...)   if(DEBUG_EN(Type)) \\
                           { \\
                             printf("%s:", GetTimeStr());\\
                             printf(__VA_ARGS__); \\
                           }

更多自定义：

实际项目可能有很多需求，还比如：针对不同类型的传感器，输出日志带有“传感器编号”的日志信息。

所以说，项目需求和复杂不同，其输出调试或日志信息可能有不同的方式，具体要不要实现，还需要综合评估。

3SWO 输出

类似UART串口输出，SWO（Serial Wire Output）串行线输出也是其中的一种，但需要MCU支持SWO功能才行（目前很多MCU都支持）。

可以在线调试时，输出到IDE界面，比如：

还可以离线输出到一些工具界面，比如：

这一节的内容这里不讲述，关注公众号【嵌入式专栏】，后台回复关键字【printf系列教程】查看更多细节：

4CLI调试输出信息

上面几种方式都是单纯的输出调试/日志信息，相对更高级一点的做法就是通过CLI（Command Line Interface）命令行的方式获取调试信息。

命令行相信大家不模式，做嵌入式开发的都知道，像Linux的终端就是一个命令行，只是我们这里说的命令行，相对Linux的终端来说要简单的多。但是原理类似，都是通过输入命令来查看数据或执行某个动作。

1.相对printf优势

通过CLI可以任意时刻查看指定信息，执行某种操作。

2.相对printf劣势

需要在代码中集成CLI组件，以及对应的（查看、执行动作等）代码，更占用资源。（当然，可以使用轻量级的CLI，相对不占资源那种）

比如我之前用的一种，估计占用Flash不到1K的空间：

其实，很多RTOS都集成了CLI组件，想用其实也不是想象中的那么复杂，和移植RTOS差不多，甚至更简单。

由于时间和篇幅有限，就写到这里，关于CLI的内容还有很多，后面如果还有时间，争取多分享一些相关内容。

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