如何通过串口在Windows上进行显示调试信息

为电子行业生产制造商、销售商、广大的电子产品消费者和爱好者以及网络用户提供专业化的网络资讯服务和我们知道，C语言中的“printf()”函数是学习C语言的人最了解和熟悉的一个函数。很多C语言教材一开始就以显示“hello word”字符串来描述C语言的基本特片，其中唯一的语句就是调用“printf ()”函数。虽然该函数可以在屏幕上输出信息，但一般的用户软件中只在调试时用它来显示某些中间变量的结果，一旦程序调试完成，就将其删除了，真正的应用信息(如菜单字符等)显示往往其他的输出函数。对于使用和学习C语言的程序员来说，printf()由于可以同时输出不同类型的数据，因此，它的使用是软件调试的重要手段之一。

在TURBO C2.0编译器中，printf()函数的实现依赖于操作系统。在嵌入式系统中，往往没有操作系统或者操作系统不提供这个功能，也可能没有显示输出部件，或显示设备的空间有限，只能用于显示应用信息。最常用的方法是通过目标系统的一个串口将信息发送给PC机来显示，PC机上可以使用Windows的“超级终端”软件接受和显示信息，如图1所示。

这种系统的硬件很简单，我们只说明软件的实现方法。为此，我们必须设计专用的、可以显示各种数据类型的printf()函数，以达到从串口或其他途径输出信息的目的。一般的C函数不同，printf()函数的参数数量和类型是可变的，这是编写该函数的难点。要解决这个难是，必须先了解C函数参数传递的原理。

2 C函数的参数传递原理

C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。

C语言 avr单片机c语言高级程序设计是一种成功的系统描述语言，用C语言开发的UNIX操作系统就是一个成功的范例;同时C语言又是一种通用的程序设计语言，在国际上广泛流行。世界上很多着名的计算公司都成功的开发了不同版本的C语言，很多优秀的应用程序也都使用C语言开发的，它是一种很有发展前途的高级程序设计语言。

在大部分情况下，C语言是通过堆栈存储器来传递参数(也有例外，C51的小模式则通过寄存器传递参数)。对于非指针类型，传递的不是原来类型的数据，而是对参数进行了类型转换，如字符类型(char)变成整型(int)拷贝到堆栈中、浮点类型(float)变成双精度类型(double)，如表1所列。表1中未列出的，则没有转换[4]。

对于像字符数组之类的指针参数，是将指针拷贝到堆栈中，而不是将数组中的所有内容传送到堆栈中。比如，对函数fun(char *str，int i,float &a)的调用：

char str[10]=“welcome”;

int i=100; float a=1.14;

……

fun(str,i,&a);

各个参烽str,i在堆栈中按先右后左的次序存放，表2所列为调用函数fun( )开始时堆栈中的参数存放情况。此时函数fun()的代码上尚未执行，函数中的局部变量也是在堆栈中，所以在函数执行结束后，局部变量将消失。

如何通过串口在Windows上进行显示调试信息

表2说明了两个问题：第一个问题是，每个参数在堆栈中的存储长度和参数的类型有关。对于指针类型参数，参数长度和编译模式有关：大模式下，地址包括段地址和偏移地址，共4字节;而小模式下，地址只有段内偏移，占2字节。第二个问题是，如果知道其中的一个参数地址和参数的类型，则可以得到任意参数的数值，并不需要知道参数的名称。比如在函数fun()中，可用以下代码显示各个参数的内容：

void fun(char *str,int i,float *a)

{

void *p

p=&str;

printf("str=%s",str); p=(char **)p+1;

printf("i=%d" ((int*)p));p=(int *)p+1;

printf("i=%d" *((float *)p));

}

3 PC机上的printf()函数的设计实现

现在，可以编写自己的printf()函数了。以下给出TC20编译环境下的具体实现代码，在其他环境下，可以根据该原理进行移植。也可以按位显示二进制数。对于其他类型，读者可以根据需要增删。

在实际应用中，可以修改其中的putchar()函数，将字符发到串口，就可以达到上述目的了。这里我们编写的函数还增加了数字的二进制显示，这对于很多位域应用是很有用处的。

*printf()函数的实现代码，为和库函数区别，特在各函数前增加前缀“my”*/

void myprintf(char *fmt,…)

{

void *p;

char ch;

p=&fmt;p=(char**)p+1;/*指向堆栈中的下一个参数*/

while(1){

while((ch=*fmt++)!='%'{/*读入格式字符串*/

if(ch= ='0')return;

putchar(ch);

};

ch=*fmt++;

switch(ch){ /*格式字符分析*/

*因为字符参数传递时也转换成整形参数传递，故同样处理*/

case 'c':

case'd':

case'x':

case'0':

case'b':

if(ch= ='c')myputchar(*(int *)p));

if(ch= ='d')myprintn(*((int *)p)，10);

if(ch= ='x')myprintn(*((int *)p)，16);

if(ch= ='o')myprintn(*((int *)p)，8);

if(ch= ='b')myprintn(*((int *)p)，2);

p=(int)p+1; /*指针移动*/

break;

case's':

myputs(*((char **)p));

p=(char **)p+1; /*指针移动*/

break;

default;

};

}

}

void myputs(char str) /*显示一个字符*/

{

while((*str)!='0')myputchar('str++);

}

*显示任意进制的数值，b为二、八、十、十六等进制数*/

void myprintn(int,n,int b)

{

if(b= =16){ myprintx(n); return; }

if(n<0){ myputchar('-'); n=-n; };

if(n/b)

myprintn(n/b,b);

myputchar(n%b+'0');

}

void myprintx(int n) /*以十六进制显示1个数字*/

{

signed char i;

for(i=3;i>=0;i--)

if(((n》i*4)&0x0f)>=10)

*当10，11…时，显示'a','b',…'f',*/

myputchar(((n》i*4)&0x0f)-10+'a');

else myputchar(((n》i*4)&0x0f)+'0');

}

*

*在很多嵌入式系统中，并不存在PC一样的标准显示设备，

*通过修改该函数，可以将字符“ch”发送到串口，或者目

*标系统中的LED、LCD等显示器件。这样，就可以在脱

*离开发系统情况下显示调试信息，从而调试目标系统的软

*件或硬件。

*/

void myputchar(int ch)

{

……;/*此函数可供修改，将字符“ch”送到SBUF或其他显示器件就可以了*/

}

4 超级终端软件的使用

超级终端，即计算机显示终端，是计算机系统的输入、输出设备。计算机显示终端伴随主机时代的集中处理模式而产生，并随着计算技术的发展而不断发展。迄今为止，计算技术经历了主机时代、PC时代和网络计算时代这三个发展时期，终端与计算技术发展的三个阶段相适应，应用也经历了字符哑终端、图形终端和网络终端这三个形态。超级终端是一个通用的串行交互软件，很多嵌入式应用的系统有与之交换的相应程序，通过这些程序，可以通过超级终端与嵌入式系统交互，使超级终端成为嵌入式系统的“显示器”。

打开Windows的“超级终端”软件，再打开“hypertrm”，新建一个终端会话。在该会话的“属性u35774设置u32456终端仿真”菜单下，将终端仿真类型设置为VT100[5];在“属性u35774设置u32456终端设置u23383字符集”菜单下设置字符集为“ASCII”;在“属性u36830连接到u37197配置u24120常规u26368最快速度”下设置通信波特率和目录系统一致，并将该对话框下“仅以该速度连接打开”设置选中;在“属性u36830连接到u37197配置u36830连接u36830连接首选项”下设置传送数据位数、校验方式。

超级终端的原理是将用户输入随时发向串口(采用TCP协议时是发往网口，这里只说串口的情况)，但并不显示输入。它显示的是从串口接收到的字符。所以，嵌入式系统的相应程序应该完成的任务便是：

1、将自己的启动信息、过程信息主动发到运行有超级终端的主机;

2、将接收到的字符返回到主机，同时发送需要显示的字符(如命令的响应等)到主机。

在用超级终端显示时，唯一要求发送的数据必须以ASCII码形式发送(上述printf()函数就是如此)。