STM32串口重定向：MDK與GCC環境下需重寫的函數差異

在嵌入式開發中，尤其是使用 STM32系列微控制器 的項目中，調試信息的輸出是不可或缺的一部分。為了方便調試，開發者通常會選擇將 printf 等標準輸出函數通過 UART 串口發送到 PC 端進行查看和分析。

然而，在不同的編譯器環境中（如 MDK（Keil） 和 GCC），實現標準輸出函數重定向的方式存在差異。本文將詳細介紹如何在這兩種環境下完成串口重定向，并指出它們之間需要重寫的函數區別。

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? 一、重定向的基本原理

無論是在 MDK 還是 GCC 編譯環境下，串口重定向的核心思想都是通過重寫底層的字符輸出函數，使得標準庫中的 printf 系列函數能夠通過串口發送數據。

標準 C 庫中的 printf 函數最終會調用底層的字符輸出函數，而不同編譯器對這些底層函數的命名和接口定義略有不同。因此，開發者需要根據所使用的編譯器環境，選擇并實現對應的函數。

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🛠? 二、在不同編譯器下的實現方法

1. Keil MDK 環境（ARMCC / AC6）

在 Keil MDK 中，標準輸入輸出函數依賴于 ARM 自帶的 C 標準庫。要重定向 printf，需要重寫 _sys_write() 或者更常用的 fputc() 函數。

// Keil MDK 下的標準重定向函數
int __io_putchar(int ch)
{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);return ch;
}

或者使用傳統的：

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 的編譯器），建議優先使用 __io_putchar()。

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2. GCC 編譯器環境（適用于 STM32CubeIDE、Makefile + arm-none-eabi-gcc）

在 GCC 環境下，標準輸出函數依賴于新lib庫（newlib-nano）。此時需要實現 _write() 函數來捕捉 write() 調用，從而完成串口輸出。

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

該函數接收文件描述符 fd（通常我們忽略它）、指向字符串的指針 ptr，以及長度 len，然后將整個緩沖區通過串口發送出去。

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🔁 三、統一方式：使用宏定義簡化適配

為了兼容不同編譯器，可以使用預處理器宏定義統一代碼風格，避免重復編寫兩個版本。

// 通用重定向頭文件或代碼段
#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

這樣處理后，只需切換編譯器即可自動適配對應函數，提高代碼復用性和可維護性。

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💡 四、注意事項

• 串口句柄：確保 &huart1 已被正確初始化并在全局作用域中可用。
• 阻塞問題：HAL_UART_Transmit() 是阻塞函數，若用于中斷上下文或實時性強的場景，請改用非阻塞方式（如DMA或中斷發送）。
• 性能優化：頻繁調用 printf() 可能影響性能，建議僅用于調試階段。
• 重定向范圍：除了輸出，還可以重定向輸入（如 scanf），但需重寫對應的 _read() 或 fgetc()。

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📌 五、總結

編譯器	需重寫的函數	函數原型
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)

通過以上方式，我們可以靈活地在 STM32 開發中實現串口重定向，為調試提供極大的便利。

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📚 參考資料

• CSDN 博客 - 原文鏈接
• ST官方 HAL 庫文檔
• GCC 新版標準庫（newlib-nano）說明文檔

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