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研发客服本文主要介绍在嵌入式开发中用来输出log的方法。
最常用的是通过串口输出uart log，这种方法实现简单，大部分嵌入式芯片都有串口功能。但是这样简单的功能有时候却不是那么好用，比如：
一款新拿到的芯片，没有串口驱动时如何打印log
某些应用下对时序要求比较高，串口输出log占用时间太长怎么办？比如USB枚举。
某些bug正常运行时会出现，当打开串口log时又不再复现怎么办
一些封装中没有串口，或者串口已经被用作其他用途，要如何输出log
下文来讨论这些问题。
1输出log信息到SRAM
准确来说这里并不是输出log，而是以一种方式不使用串口就可以看到log。在芯片开发阶段都可以连接仿真器调试，可以使用打断点的方法调试，但是有些操作如果不能被打断就没法使用断点调试了。 这时候可以考虑将log打印到SRAM中，整个操作结束后再通过仿真器查看SRAM中的log buffer，这样就实现了间接的log输出。
本文使用的测试平台是STM32F407 discovery，基于usb host实验代码，对于其他嵌入式平台原理也是通用的。首先定义一个结构体用于打印log，如下:
定义一段SRAM空间作为log buffer:
static u8 log_buffer[LOG_MAX_LEN];
log buffer是环形缓冲区，在小的buffer就可以无限打印log，缺点也很明显，如果log没有及时输出就会被新的覆盖。Buffer大小根据SRAM大小分配，这里使用1kB。为了方便输出参数，使用printf函数来格式化输出，需要做如下配置（Keil）：
并包含头文件#include , 在代码中实现函数fputc()：
写入数据到SRAM：
为了方便控制log打印格式，在头文件中再添加自定义的打印函数。
在需要打印log的地方直接调用DEBUG()即可，最终效果如下，从Memory窗口可以看到打印的log：
2通过SWO输出log
通过打印log到SRAM的方式可以看到log，但是数据量多的时候可能来不及查看就被覆盖了。为了解决这个问题，可以使用St-link的SWO输出log，这样就不用担心log被覆盖。查看原理图f407 discovery的SWO已经连接了，否则需要自己飞线连接：
在log结构体中添加SWO的操作函数集：
typedef struct
{
u8 (*init)(void* arg);
u8 (*print)(u8 ch);
u8 (*print_dma)(u8* buffer, u32 len);
}log_func;
typedef struct
{
volatile u8 type;
u8* buffer;
volatile u32 write_idx;
volatile u32 read_idx;
//SWO
log_func* swo_log_func;
}log_dev;
SWO只需要print操作函数，实现如下：
u8 swo_print_ch(u8 ch)
{
ITM_SendChar(ch);
return 0;
}
使用SWO输出log同样先输出到log buffer，然后在系统空闲时再输出，当然也可以直接输出。log延迟输出会影响log的实时性，而直接输出会影响到对时间敏感的代码运行，所以如何取舍取决于需要输出log的情形。
在while循环中调用output_ch()函数，就可以实现在系统空闲时输出log。
/*output log buffer to I/O*/
void output_ch(void)
{
u8 ch;
volatile u32 tmp_write,tmp_read;
tmp_write = log_dev_ptr->write_idx;
tmp_read = log_dev_ptr->read_idx;
if(tmp_write != tmp_read)
{
ch = log_dev_ptr->buffer[tmp_read++];
//swo
if(log_dev_ptr->swo_log_func)
log_dev_ptr->swo_log_func->print(ch);
if(tmp_read >= LOG_MAX_LEN)
{
log_dev_ptr->read_idx = 0;
}
else
{
log_dev_ptr->read_idx = tmp_read;
}
}
}
2.1 通过IDE输出
使用IDE中SWO输出功能需要做如下配置（Keil）：
在窗口可以看到输出的log：
2.2 通过STM32 ST-LINK Utility输出
使用STM32 ST-LINK Utility不需要做特别的设置，直接打开ST-LINK菜单下的Printf via SWO viewer，然后按start：
在log结构体中添加SWO的操作函数集：
typedef struct
{
u8 (*init)(void* arg);
u8 (*print)(u8 ch);
u8 (*print_dma)(u8* buffer, u32 len);
}log_func;
typedef struct
{
volatile u8 type;
u8* buffer;
volatile u32 write_idx;
volatile u32 read_idx;
//SWO
log_func* swo_log_func;
}log_dev;
SWO只需要print操作函数，实现如下：
u8 swo_print_ch(u8 ch)
{
ITM_SendChar(ch);
return 0;
}
使用SWO输出log同样先输出到log buffer，然后在系统空闲时再输出，当然也可以直接输出。log延迟输出会影响log的实时性，而直接输出会影响到对时间敏感的代码运行，所以如何取舍取决于需要输出log的情形。
在while循环中调用output_ch()函数，就可以实现在系统空闲时输出log。
/*output log buffer to I/O*/
void output_ch(void)
{
u8 ch;
volatile u32 tmp_write,tmp_read;
tmp_write = log_dev_ptr->write_idx;
tmp_read = log_dev_ptr->read_idx;
if(tmp_write != tmp_read)
{
ch = log_dev_ptr->buffer[tmp_read++];
//swo
if(log_dev_ptr->swo_log_func)
log_dev_ptr->swo_log_func->print(ch);
if(tmp_read >= LOG_MAX_LEN)
{
log_dev_ptr->read_idx = 0;
}
else
{
log_dev_ptr->read_idx = tmp_read;
}
}
}
DMA输出到串口的函数如下：
这里为了方便直接使用了查询DMA状态寄存器，有需要可以修改为DMA中断方式，查Datasheet可以找到串口2使用DMA1 channel4的stream6：
最后在PC端串口助手可以看到log输出：
使用DMA搬运log buffer中数据到串口，同时CPU可以处理其他事情，这种方式对系统影响最小，并且输出log及时，是实际使用中用的最多的方式。并且不仅可以用串口，其他可以用DMA操作的接口（如SPI、USB）都可以使用这种方法来打印log。
4使用IO口模拟串口输出log
最后要讨论的是在一些封装中没有串口，或者串口已经被用作其他用途时如何输出log，这时可以找一个空闲的普通IO，模拟UART协议输出log到上位机的串口工具。常用的UART协议如下：
只要在确定的时间在IO上输出高低电平就可以模拟出波形，这个确定的时间就是串口波特率。为了得到精确延时，这里使用TIM4定时器产生1us的延时。注意：定时器不能重复用，在测试工程中TIM2、3都被用了，如果重复用就错乱了。初始化函数如下：
u8 simu_log_init(void* arg)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;
u32* bound = (u32*)arg;
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
//Config TIM
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE); //使能TIM4时钟
TIM_DeInit(TIM4);
TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 1; //2分频
TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_InitStructure.TIM_Period = 41; //1us timer
TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_InitStructure);
TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);
baud_delay = 1000000/(*bound); //根据波特率计算每个bit延时
return 0;
}
使用定时器的delay函数为：
最后是模拟输出函数，注意：输出前必须要关闭中断，一个byte输出完再打开，否则会出现乱码：
u8 simu_print_ch(u8 ch)
{
volatile u8 i=8;
__asm("cpsid i");
//start bit
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
simu_delay(baud_delay);
while(i--)
{
if(ch & 0x01)
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
else
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
ch >>= 1;
simu_delay(baud_delay);
}
//stop bit
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
simu_delay(baud_delay);
simu_delay(baud_delay);
__asm("cpsie i");
return 0;
}
使用IO模拟可以达到与真实串口类似的效果，并且只需要一个普通IO，在小封装芯片上比较使用。