第一个日志程序：从printf到串口输出
说实话，很多嵌入式新手一开始都会问：“调试信息怎么打印出来？”
答案很简单——printf。但问题来了，在单片机里，printf默认是往哪里打印的？标准输出？你的板子上可没有显示器啊。
所以，我们得把printf的输出“拐”到串口上去。这就是今天要干的事。
1. 为什么是printf？
我刚开始做嵌入式那会儿，调试全靠LED闪烁。一个灯闪两下代表变量A超了，闪三下代表变量B错了……后来项目复杂了，这种“灯语”根本不够用。
printf的好处很明显：
- 格式化输出：直接打印变量值、字符串、十六进制，省去手动拼数据
- 可读性强：日志里能加时间戳、函数名，一眼看出问题在哪
- 移植方便：只要重定向底层输出函数，代码几乎不用改
我的习惯：项目初期就把printf调通，后面调试能省一半时间。别等到出bug了再临时加打印，那时候往往已经晚了。
2. 重定向printf到串口
说白了，printf最终会调用一个底层函数来输出字符。在C标准库中，这个函数通常是fputc（或putchar）。我们只需要把这个函数“劫持”掉，让它把字符发到串口就行了。
2.1 硬件准备
你需要一块开发板，串口已经初始化好。以STM32为例，串口初始化代码大致如下：
// 串口初始化（以USART1为例）
void USART1_Init(void)
{
// 使能时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置TX(PA9)为推挽复用输出
GPIO_InitTypeDef gpio;
gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
// 配置RX(PA10)为浮空输入
gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &gpio);
// 配置USART1
USART_InitTypeDef usart;
usart.USART_BaudRate = 115200;
usart.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
usart.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
usart.USART_Parity = USART_Parity_No;
usart.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
usart.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
USART_Init(USART1, &usart);
// 使能串口
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}2.2 重定向fputc
接下来是关键一步。在Keil或IAR环境下，重定向fputc：
// 重定向printf到串口1
int fputc(int ch, FILE *f)
{
// 等待发送缓冲区空
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
// 发送一个字节
USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);
return ch;
}
我曾经踩过的坑：在GCC环境下（比如STM32CubeIDE），重定向方式略有不同。需要实现
_write函数，而不是fputc。如果你用的是GCC，记得查一下对应的重定向方法，否则printf死活不输出。
2.3 测试一下
好了，现在可以写个简单的测试程序：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
USART1_Init(); // 初始化串口
printf("Hello, Embedded World!\r\n");
printf("System Clock: %d MHz\r\n", 72);
printf("Log Level: %s\r\n", "DEBUG");
while(1)
{
// 主循环
}
}打开串口助手，波特率设成115200，你应该能看到三行输出。嗯，就是这么简单。
3. 实现简单的日志输出
光能打印还不够，我们得让日志有“层次感”。我习惯把日志分成几个级别：
| 级别 | 宏定义 | 说明 |
|---|---|---|
| 调试 | LOG_DEBUG | 开发阶段用，发布时关掉 |
| 信息 | LOG_INFO | 正常运行时的重要信息 |
| 警告 | LOG_WARN | 可能有问题，但还能继续跑 |
| 错误 | LOG_ERROR | 出错了，需要处理 |
基于这个分级，我们可以封装几个宏：
#define LOG_DEBUG(fmt, ...) printf("[DEBUG] " fmt "\r\n", ##__VA_ARGS__)
#define LOG_INFO(fmt, ...) printf("[INFO] " fmt "\r\n", ##__VA_ARGS__)
#define LOG_WARN(fmt, ...) printf("[WARN] " fmt "\r\n", ##__VA_ARGS__)
#define LOG_ERROR(fmt, ...) printf("[ERROR] " fmt "\r\n", ##__VA_ARGS__)使用起来非常直观：
int temperature = 25;
LOG_INFO("Current temperature: %d°C", temperature);
if (temperature > 80)
{
LOG_WARN("Temperature too high!");
}
if (temperature > 100)
{
LOG_ERROR("Overheat! Shutting down.");
}
你想想看：如果不用日志分级，所有打印混在一起，调试时满屏都是信息，根本分不清哪些是警告、哪些是错误。有了分级，一眼就能定位问题。
4. 核心逻辑流程图
下面这张图展示了从printf到串口输出的完整流程：
5. 避坑指南
- 乱码问题：串口波特率、数据位、停止位必须和PC端一致。我遇到过好几次，板子设的115200，串口助手设的9600，出来全是乱码。
- 输出卡死：如果
printf里用了浮点数（比如%f），而你的编译器没有开启浮点支持，程序可能会卡死。解决办法：要么开启浮点支持，要么避免在日志里用浮点。 - 缓冲区溢出：
printf内部有缓冲区，如果连续大量打印，缓冲区可能满。实时性要求高的场合，建议用puts或直接写串口寄存器。
我的小技巧：在调试阶段，我会在日志里加上时间戳。比如用系统滴答定时器获取毫秒数，然后
printf("[%lu] ", tick)。这样就能知道每条日志发生的精确时间，对排查时序问题特别有用。
好了，到这里你已经学会了如何用printf打印日志，并且把它重定向到串口。说白了，就是三步：初始化串口、重定向fputc、封装日志宏。下次调试的时候，别再只靠LED闪烁了，试试这个办法，你会爱上它的。