14. 串口控制台建立

14. 串口控制台建立

串口控制台建立这一节的主要有三个内容：

1.控制台框架搭建

1.1控制台的分类介绍：

    1.1.1菜单型控制台：就是选中设置好的数字或者字母选项后执行相应功能的控制台：

例如刚进入uboot之后的界面，就是菜单型控制台：

等待我们输入命令，来执行相应的操作。例如上面，如果此时我们输入1，就是进行Format the nand Flash的操作：

    1.1.2解析型控制台：在上面的菜单型控制台里，选择5：Exit to command line：后会出现：

就进入了解析型控制台：

我们输入help后，控制台会去解析这一命令是不是该控制台所支持的，如果是，它会去调用相应的help函数来运行。会列出这个uboot所在的解析型控制台所支持的命令：

由于解析型控制台实现起来会很复杂，今天就选择相对简单的菜单型控制台，来实现一个相对简单的自己的uboot控制台。

    菜单型控制台：

可以看到一个菜单型控制台，第一件事就是先把菜单打印出来，而且会循环打印，首先想到的就是使用printf来打印菜单信息。代码：

上面就是uboot里的提示信息，根据用户的选项来执行对应的功能函数，通过switch来选择实现。上面就是菜单型框架。

在上面的菜单型控制台的实现里，最主要的两个函数是scanf和printf。

2. scanf和printf的实现

首先先实现printf函数，在实现一个函数的时候，第一考虑的是它的功能，printf的功能是打印信息的，printf在PC机里打印信息是打印到显示器里的。然而在开发板里，printf的信息是打印到串口终端的。接着就是要了解该函数的参数。要了解它的参数需要在命令行执行：man 3 printf：

可以看到第一个就是我们的printf函数，只是它的参数是采用的变参的方式，变参用三个点表示，就是该函数的参数是不一定的。可以为零，可以为一个，可以为很多个。后面变参的形式由前面的const char *format来决定的。就是如果const char *format指定的是一个整形参数，那么。。。就得是整形参数，如果const char *format是字符型参数，那么。。。就得是字符型参数。

实现思路：将传进来的参数转化为字符串型的buffer，然后字符串型的buffer通过一个while循环，利用上一节实现的void putc(unsigned char ch)函数输出到串口终端。

实现思路的难点是怎么把传进来的参数转化为字符串型的buffer。

1）在上一节的uboot工程里创建一个printf.c：

2）接着把printf.c加入到Makefile里面去：

3）printf.c的实现：（1）将变参转化为字符串。（2）打印字符串到串口。

    对于（2）打印字符串到串口。起始实现起来很方便，因为前面已经实现了putc()函数：

    有难度的是（1）将变参转化为字符串。这里需要用到C语言中已经实现好的一些宏。关于变参处理的一些宏（函数）。来帮我们完成。（1）将变参转化为字符串。实现步骤：

上面就实现了将变参转化为字符串。但是问题又来了。上面的三个宏（函数）又得我们实现，而且实现起来是非常复杂的，而且是很标准的。这里就可以采用移植的方法。

我们去实现这种嵌入式的软件，并不是说，所有的代码都需要自己去编写。比如后面还有实现tftp，tftp还需要ip协议栈，对于ip协议栈，我们是无法实现的。所以就是在实现嵌入式的软件的时候，很大时候需要做的是移植。

我们实现移植的地方有两个，一个是Linux内核里，或是C库。这里谈到移植，对于现阶段的我们来说，难度太大了。所以现在我们只要知道，这三个函数的功能是什么，和会使用这些从Linux内核提取好的一些文件，集成到自己的uboot工程里面使用就可以了。

下面是两个提取好的文件目录：

把这两个文件夹拷贝到原先的工程目录下：

接下来对工程文件夹下的Makefile进行如下修改：

修改前：

修改：

1. 把printf.c放到lib文件夹下，在lib文件夹里一起编译得lib.o，则需要包含lib/lib.o。所以把printf.o换成lib/lib.o.
2. 然后，gboot.bin是用过gboot.elf得到的。

1. gboot.elf是通过链接上面的*.o文件得到的。

1. 为了得到lib/lib.o则需要进入到lib文件夹进行编译，make的结果是获得all：

all是在lib文件夹下make后得到的文件：

1. 还要进入lib文件夹进行clean：

最后修改的文件为：

lib下的Makefile：

顶层的Makefile为：

修改好了之后进行编译make，会报下面的错：

上面的ctype.c文件是在lib文件夹下的，这里报错说明已经把lib文件夹下的文件已经用进了gboot.bin工程，只是报错了。错误信息是在ctype.c有很多未定义的符号。接下来打开ctype.c，看看是怎么回事：

上面看到ctyp.c里使用了这些符号，make为什么会报这些符号没定义呢？可以看到它包含了ctype.h头文件，打开：

可以看到include/ctype.h里已经定义了这些符号了。可以看到ctype.h已经定义了这些符号。问题出在在编译的时候，arm-linux-gcc这编译器默认寻找头文件的路径，并没有找到我们现在工程里include/ctype.h头文件。这就需要我们在编译的时候，指定编译器arm-linux-gcc在编译的时候除了要去默认路径需找头文件，还要去我们指定的路径寻找头文件。自己指定头文件路径是通过-I参数去指定寻找头文件路径。

打开lib目录下的Makefile：

这里，我们需要在arm-linux-gcc命名后面加-I来指定还要需找头文件的路径。但是可以看到，已经有CFLAGS变量了，它就是来保存一些编译的参数的。CFLAGS是在工程文件夹下的Makefile定义的：

打开顶层的Makefile加入CFLAGS的定义：

该CFLAGS变量的值是一个路径，通过shell命令pwd获得当前的相对路径，包含该路径下的include文件夹。为了底层的目录能够用到该文件，需要将变量export：

修改了之后，make，先前的问题解决了：

可以看到前面的问题解决了，但是又出现了新的问题：printf.c里的第3行的va_list没有定义。打开printf.c：

上面这个类型va_list是在lib/vsprintf.h文件里定义的：

所以要解决这个错误，只需要将lib/vsprintf.h包含到printf.c即可解决：

加入之后编译make，会有以下错误：

第一个警告，uart.c:29: warning: conflicting types for built-in function 'putc'然后打开uart.c的29行，发现根本没有什么内敛函数。起始这是因为在Makefile里少了一个参数：-fno-builtin

再把该变量CFLAGS加到该Makefile里编译c文件的地方：

重新编译：

会发现警告没了。又有错误。就是在编译lib/lib.o的时候发现未定义的vaprintf。哦哦，这是我们的函数写错了，应该是vsprintf。修改之后：

修改后再make：还是原来的错误：

按照道理修改了之后应该是不会再出现这样的错误的。再说现在工程里已经没有vaprintf的影子。怎么还是这个错误。无论怎能make clea后make，还是那个错误。搞到无奈，求救百度，百度无解。最后make clean之后进入lib文件夹，发现lib文件夹里生成的东西没有被清除。就在lib文件夹下进行make clean后退到原来工程目录，make clean，奇迹出现了：

但是还是有一个错误，这是我们使用了为定义和实现的scanf函数导致的：

这是我们先把它注释掉：

修改之后，重新编译成功了：

生成了gboot.bin:

烧写到开发板，发现串口终端的内容输出了：

上面就实现了printf函数了，接下来就是实现scanf函数了。在Redhat 6.4执行命令：man 3 scanf:

可以看到返回值是int，第一个参数是const char *format，第二个参数还是变参。该函数实现的过程跟printf是相反的。Scanf函数是：1）先获取输入的字符串。2）获得字符串进行格式转换，传递给系统。实现代码：

编译成功：

到这里，printf和scanf都实现好了，编译并烧写到开发板：

可以看到我们要的输入效果出现了。我们输入1，没有反应，输入4，会输出Error：wrong

Selection。在后面的操作里将实现switch选择所对应的处理方法。到这里控制台的基本搭建完成了。

 

3.程序结构的优化

可以看到，现在目录下的文件已经很乱了，随着工程的深入，文件会越来越多，为了管理的方便，这里，我们把有关设备驱动的C文件放到dev文件夹里：

这样，我们的工程文件的布局就合理多了。当然，dev文件夹下也需要Makefile文件，从lib文件夹下拷贝过去再进行修改：

最后dev下的Makefile的内容为：

这样就修改好了dev目录下的Makefile，注意，我们顶层的Makefile也需要改：

做了上面的相应修改后，make：

到这里，我们的基本工程框架已经实现了，结构也比较合理了。为以后跟多功能的加入搭建好了平台。