2019年10月10日 | 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