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STM32printf重定向到串口含armcc和gcc两种方案

news 来源：原创 2025/5/17 19:19:35

STM32串口重定向：MDK与GCC环境下需重写的函数差异

在嵌入式开发中，尤其是使用 STM32系列微控制器 的项目中，调试信息的输出是不可或缺的一部分。为了方便调试，开发者通常会选择将 printf 等标准输出函数通过 UART 串口发送到 PC 端进行查看和分析。

然而，在不同的编译器环境中（如 MDK（Keil） 和 GCC），实现标准输出函数重定向的方式存在差异。本文将详细介绍如何在这两种环境下完成串口重定向，并指出它们之间需要重写的函数区别。

✅ 一、重定向的基本原理

无论是在 MDK 还是 GCC 编译环境下，串口重定向的核心思想都是通过重写底层的字符输出函数，使得标准库中的 printf 系列函数能够通过串口发送数据。

标准 C 库中的 printf 函数最终会调用底层的字符输出函数，而不同编译器对这些底层函数的命名和接口定义略有不同。因此，开发者需要根据所使用的编译器环境，选择并实现对应的函数。

🛠️ 二、在不同编译器下的实现方法

1. Keil MDK 环境（ARMCC / AC6）

在 Keil MDK 中，标准输入输出函数依赖于 ARM 自带的 C 标准库。要重定向 printf，需要重写 _sys_write() 或者更常用的 fputc() 函数。

// Keil MDK 下的标准重定向函数
int __io_putchar(int ch)
{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);return ch;
}

或者使用传统的：

int fputc(int ch, FILE *f)
{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);return ch;
}

⚠️ 注意：如果使用的是 ARM Compiler 6（即基于 LLVM 的编译器），建议优先使用 __io_putchar()。

2. GCC 编译器环境（适用于 STM32CubeIDE、Makefile + arm-none-eabi-gcc）

在 GCC 环境下，标准输出函数依赖于新lib库（newlib-nano）。此时需要实现 _write() 函数来捕捉 write() 调用，从而完成串口输出。

// GCC 下的重定向函数
int _write(int fd, char *ptr, int len)
{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)ptr, len, HAL_MAX_DELAY);return len;
}

该函数接收文件描述符 fd（通常我们忽略它）、指向字符串的指针 ptr，以及长度 len，然后将整个缓冲区通过串口发送出去。

🔁 三、统一方式：使用宏定义简化适配

为了兼容不同编译器，可以使用预处理器宏定义统一代码风格，避免重复编写两个版本。

// 通用重定向头文件或代码段
#ifdef __GNUC__#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endifPUTCHAR_PROTOTYPE
{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);return ch;
}// GCC 特定部分
#ifdef __GNUC__
int _write(int fd, char *ptr, int len)
{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)ptr, len, HAL_MAX_DELAY);return len;
}
#endif

这样处理后，只需切换编译器即可自动适配对应函数，提高代码复用性和可维护性。

💡 四、注意事项

串口句柄：确保 &huart1 已被正确初始化并在全局作用域中可用。
阻塞问题：HAL_UART_Transmit() 是阻塞函数，若用于中断上下文或实时性强的场景，请改用非阻塞方式（如DMA或中断发送）。
性能优化：频繁调用 printf() 可能影响性能，建议仅用于调试阶段。
重定向范围：除了输出，还可以重定向输入（如 scanf），但需重写对应的 _read() 或 fgetc()。

📌 五、总结

编译器	需重写的函数	函数原型
MDK（Keil）	`fputc` / `__io_putchar`	`int fputc(int ch, FILE *f)` / `int __io_putchar(int ch)`
GCC	`_write`	`int _write(int fd, char *ptr, int len)`

通过以上方式，我们可以灵活地在 STM32 开发中实现串口重定向，为调试提供极大的便利。

📚 参考资料

CSDN 博客 - 原文链接
ST官方 HAL 库文档
GCC 新版标准库（newlib-nano）说明文档

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