嵌入式開源項目精選專欄

本專欄由Mculover666創(chuàng)建，主要內(nèi)容為尋找嵌入式領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)質(zhì)開源項目，一是幫助開發(fā)者使用開源項目實現(xiàn)更多的功能，二是通過這些開源項目，學(xué)習(xí)大佬的代碼及背后的實現(xiàn)思想，提升自己的代碼水平，和其它專欄相比，本專欄的優(yōu)勢在于：

不會單純的介紹分享項目，還會包含作者親自實踐的過程分享，甚至還會有對它背后的設(shè)計思想解讀。

目前本專欄包含的開源項目有：

• SFUD | 一個簡潔實用的開源項目，幫你輕松搞定SPI Flash
• cJSON | 一個輕量級C語言JSON解析器
• paho | 支持10種語言編寫mqtt客戶端，總有一款適合你！
• MultiButton | 一個小巧簡單易用的事件驅(qū)動型按鍵驅(qū)動模塊
• letter-shell | 一個功能強(qiáng)大的嵌入式shell

如果您自己編寫或者發(fā)現(xiàn)的開源項目不錯，歡迎留言或者私信投稿到本專欄，分享獲得雙倍的快樂！

1. EasyLogger

本期給大家?guī)淼拈_源項目是 EasyLogger，一款輕量級且高性能的日志庫，作者armink，目前收獲 1.1K 個 star，遵循 MIT 開源許可協(xié)議。

EasyLogger 是一款超輕量級、高性能的 C/C++ 日志庫，非常適合對資源敏感的軟件項目，相比之下， EasyLogger 的功能更加簡單，提供給用戶的接口更少，上手會更快，更多實用功能支持以插件形式進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)展。

目前EasyLogger支持以下功能：

• 日志輸出方式支持串口、Flash、文件等；
• 日志內(nèi)容可包含級別、時間戳、線程信息、進(jìn)程信息等；
• 支持多種操作系統(tǒng)，支持裸機(jī)；
• 各級別日志支持不同顏色顯示；

項目地址：https://github.com/armink/EasyLogger

2. 移植EasyLogger

2.1. 移植思路

在移植過程中主要參考兩個資料：項目的readme文檔和demo工程。

對于這些開源項目，其實移植起來也就兩步：

• ① 添加源碼到裸機(jī)工程中；
• ② 實現(xiàn)需要的接口即可；

2.2. 準(zhǔn)備裸機(jī)工程

本文中我使用的是小熊派IoT開發(fā)套件，主控芯片為STM32L431RCT6：移植之前需要準(zhǔn)備一份裸機(jī)工程，我使用STM32CubeMX生成，使用USART1的查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù)，并將printf重定向到USART1，具體過程請參考：

• STM32CubeMX_06 | 使用USART發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（查詢模式）
• STM32CubeMX_09 | 重定向printf函數(shù)到串口輸出的多種方法

串口USART1配置如下：生成工程后printf重定向代碼如下：

#include <stdio.h>

int fputc(int ch, FILE *stream)
{
    /* 堵塞判斷串口是否發(fā)送完成 */
    while((USART1->ISR & 0X40) == 0);

    /* 串口發(fā)送完成，將該字符發(fā)送 */
    USART1->TDR = (uint8_t) ch;

    return ch;
}

裸機(jī)工程準(zhǔn)備好之后開始移植easylogger。

2.3. 添加elog到工程中

① 復(fù)制源碼到工程中：② 在keil中添加easylogger組件的源碼文件：

• port/elog_port.c：elog移植接口文件；
• src/elog.c：elog核心功能源碼；
• src/elog_utils.c：elog所用到的一些c庫工具函數(shù)實現(xiàn)；
• src/elog_buf.c（可選添加）：elog緩沖輸出模式源碼；
• src/elog_async.c（可選添加）：elog異步輸出模式源碼；

③ 將easylogger/inc頭文件路徑添加到keil中：

2.4. 實現(xiàn)elog移植接口

elog的移植接口都已經(jīng)寫好了，在elog_port.c文件中，只需要在函數(shù)體中添加代碼即可。

① elog初始化接口

ElogErrCode elog_port_init(void);

如果涉及到后續(xù)elog使用資源的初始化，比如動態(tài)申請分配緩沖區(qū)內(nèi)存，可以放在此接口中，本文中保持默認(rèn)。

② elog日志輸出接口（重點）

//開頭添加
#include <stdio.h>

……

//接口實現(xiàn)
void elog_port_output(const char *log, size_t size) {
 //日志使用printf輸出，printf已經(jīng)重定向到串口USART1
 printf("%.*s", size, log);
}

這兒有個小知識點，%s表示字符串輸出，.<十進(jìn)制數(shù)>是精度控制格式符，輸出字符時表示輸出字符的位數(shù)，在精度控制時，小數(shù)點后的十進(jìn)制數(shù)可以使用*來占位，在后面提供一個變量作為精度控制的具體值。

③ 日志輸出上鎖/解鎖接口

該接口可以對日志輸出接口進(jìn)行上鎖/解鎖，以保證日志在并發(fā)輸出時的正確性，本文中使用的是裸機(jī)程序，所以在此使用關(guān)閉全局中斷來加鎖，打開全局中斷來解鎖：

//開頭添加
#include <stm32l4xx_hal.h>

……

//接口實現(xiàn)
void elog_port_output_lock(void) {
    
    //關(guān)閉全局中斷
 __set_PRIMASK(1);
  
}
void elog_port_output_unlock(void) {
    
    //開啟全局中斷
 __set_PRIMASK(0);
    
}

STM32開關(guān)全局中斷的方式很多，本文中直接操作 PRIMASK 寄存器來快速的屏蔽/打開全局中斷，參考文章：

https://blog.csdn.net/working24hours/article/details/88323241

④ 系統(tǒng)信息獲取接口

elog提供了三個接口用來獲取當(dāng)前時間、獲取進(jìn)程號、獲取線程號，因為本文中移植到裸機(jī)工程中，并且沒有提供時間支持，所以這三個接口都返回空字符串，如下：

const char *elog_port_get_time(void) {
    
 return "";
    
}
const char *elog_port_get_p_info(void) {

 return "";
    
}
const char *elog_port_get_t_info(void) {

 return "";
    
}

2.5. 配置elog

elog的核心功能開啟宏定義和核心參數(shù)宏定義都在配置文件elog_cfg.h中，在本文中只講述其中重要的宏定義。

日志輸出總開關(guān)：

/* enable log output. */
#define ELOG_OUTPUT_ENABLE

換行符宏定義修改如下：

/* output newline sign */
#define ELOG_NEWLINE_SIGN                        "\r\n"

帶有顏色的日志輸出開關(guān)：

/* enable log color */
#define ELOG_COLOR_ENABLE

移植時并沒有添加異步輸出和緩沖區(qū)輸出的源碼，所以將這兩個功能關(guān)掉：至此，移植配置完成，接下來可以開始愉快的使用啦！

3. 使用easylogger

3.1. 初始化elog

elog使用之前需要初始化，過程有三步：① 初始化elog

ElogErrCode elog_init(void);

② 設(shè)置日志輸出格式

void elog_set_fmt(uint8_t level, size_t set);

其中第一個參數(shù)表示設(shè)置哪個日志輸出級別對應(yīng)的輸出格式，從以下宏定義中選擇一個：

/* output log's level */
#define ELOG_LVL_ASSERT                      0
#define ELOG_LVL_ERROR                       1
#define ELOG_LVL_WARN                        2
#define ELOG_LVL_INFO                        3
#define ELOG_LVL_DEBUG                       4
#define ELOG_LVL_VERBOSE                     5

其二個參數(shù)是日志輸出格式，枚舉給出，可以自由組合搭配：

/* all formats index */
typedef enum {
    ELOG_FMT_LVL    = 1 << 0, /**< level */
    ELOG_FMT_TAG    = 1 << 1, /**< tag */
    ELOG_FMT_TIME   = 1 << 2, /**< current time */
    ELOG_FMT_P_INFO = 1 << 3, /**< process info */
    ELOG_FMT_T_INFO = 1 << 4, /**< thread info */
    ELOG_FMT_DIR    = 1 << 5, /**< file directory and name */
    ELOG_FMT_FUNC   = 1 << 6, /**< function name */
    ELOG_FMT_LINE   = 1 << 7, /**< line number */
} ElogFmtIndex;

/* macro definition for all formats */
#define ELOG_FMT_ALL    (ELOG_FMT_LVL|ELOG_FMT_TAG|ELOG_FMT_TIME|ELOG_FMT_P_INFO|ELOG_FMT_T_INFO| ELOG_FMT_DIR|ELOG_FMT_FUNC|ELOG_FMT_LINE)

③ 啟動elog

void elog_start(void);

接下來在main函數(shù)中的usart1初始化函數(shù)之后，while(1)之前編寫elog初始化代碼：

/* USER CODE BEGIN 2 */
/* 初始化elog */
elog_init();

/* 設(shè)置每個級別的日志輸出格式 */
//輸出所有內(nèi)容
elog_set_fmt(ELOG_LVL_ASSERT, ELOG_FMT_ALL);
//輸出日志級別信息和日志TAG
elog_set_fmt(ELOG_LVL_ERROR, ELOG_FMT_LVL | ELOG_FMT_TAG);
elog_set_fmt(ELOG_LVL_WARN, ELOG_FMT_LVL | ELOG_FMT_TAG);
elog_set_fmt(ELOG_LVL_INFO, ELOG_FMT_LVL | ELOG_FMT_TAG);
//除了時間、進(jìn)程信息、線程信息之外，其余全部輸出
elog_set_fmt(ELOG_LVL_DEBUG, ELOG_FMT_ALL & ~(ELOG_FMT_TIME | ELOG_FMT_P_INFO | ELOG_FMT_T_INFO));
//輸出所有內(nèi)容
elog_set_fmt(ELOG_LVL_VERBOSE, ELOG_FMT_ALL);

/* 啟動elog */
elog_start();

/* USER CODE END 2 */

3.2. elog日志輸出

elog中每種級別都有一種完整方式，兩種簡化方式，使用時自行選擇：

#define elog_assert(tag, ...) 
#define elog_a(tag, ...) //簡化方式1，每次需填寫 LOG_TAG
#define log_a(...)       //簡化方式2，LOG_TAG 在文件頂部定義，使用前無需填寫 LOG_TAG

#define elog_error(tag, ...)
#define elog_e(tag, ...)
#define log_e(...)

#define elog_warn(tag, ...)
#define elog_w(tag, ...)
#define log_w(...)

#define elog_info(tag, ...)
#define elog_i(tag, ...)
#define log_i(...)

#define elog_debug(tag, ...)
#define elog_d(tag, ...)
#define log_d(...)

#define elog_verbose(tag, ...)
#define elog_v(tag, ...)
#define log_v(...)

前兩種在使用的時候只需要包含<elog.h>頭文件即可，第三種方式除了包含頭文件之外，還需要在文件開始定義TAG宏定義，使用起來和printf相同，所以這里我使用第三種方法演示。

首先在main.c文件開始定義TAG宏，包含頭文件：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#define LOG_TAG    "main"

#include <elog.h>

/* USER CODE END Includes */

然后在main函數(shù)中編寫的elog初始化代碼之后，繼續(xù)添加代碼，測試elog的使用：

log_a("Hello EasyLogger!");
log_e("Hello EasyLogger!");
log_w("Hello EasyLogger!");
log_i("Hello EasyLogger!");
log_d("Hello EasyLogger!");
log_v("Hello EasyLogger!");

編譯，燒寫，使用串口終端（Mobaxterm）查看串口輸出：

3.3. 五彩繽紛的輸出

要想五彩繽紛的日志，僅在elog_cfg.h中使能顏色輸出還不夠，還需要使用API開啟輸出：

void elog_set_text_color_enabled(bool enabled);

在初始化elog的時候使能文字顏色輸出：再次編譯、下載、查看輸出：每個級別日志的前景色、背景色、字體都可以在elog_cfg.h中修改宏定義，宏定義的值在elog.c中給出，可自行查看，比如這里我將ERROR級別的日志修改為閃爍字體：編譯、下載、查看輸出：

3.4. 移植前后內(nèi)存占用情況

移植前的裸機(jī)工程只具有usart1收發(fā)功能，移植easylogger之后兩者內(nèi)存對比如下：

3.5. elog的高級功能

elog除了基本的日志功能之外，還提供了一些高級功能，比如：

• 日志輸出過濾功能：可以按級別、TAG、關(guān)鍵詞過濾日志；
• 緩沖輸出模式；
• 異步輸出模式；

這些功能如何使用，在項目的readme文檔中講述的很詳細(xì)，本文限于篇幅，這些高級功能不詳細(xì)講述，如有興趣深入，可以自行研究。

4. 設(shè)計思想解讀

4.1. 數(shù)據(jù)加工

使用日志打印組件與使用printf最基本的區(qū)別在于：輸出了更多有利于調(diào)試的信息，可以理解為對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行了一次加工。

打印語句所在文件、函數(shù)名、行號這些信息是利用了編譯器內(nèi)置宏的功能：

• __FILE__：文件名
• __FUNCTION__：函數(shù)名
• __LINE__：行號

而在終端中輸出有顏色的字符則是利用了ANSI escape code，即Escape 序列屏幕控制碼，關(guān)于這兩個知識點詳細(xì)的解釋和示例請閱讀：

• 編譯器宏詳解
• ANSI escape code詳解

在elog中對輸出內(nèi)容進(jìn)行加工處理的函數(shù)為：

/**
 * output the log
 *
 * @param level level
 * @param tag tag
 * @param file file name
 * @param func function name
 * @param line line number
 * @param format output format
 * @param ... args
 *
 */
void elog_output(uint8_t level, const char *tag, const char *file, const char *func,const long line, const char *format, ...) ;

4.2. 日志輸出模式

俗話說，師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行在個人，本文所講述的只是日志打印組件的基本功能，使用printf直接實現(xiàn)日志輸出接口，所以在日志輸出模式上和使用printf輸出沒有區(qū)別，只不過多了些信息。

elog支持異步輸出模式，開啟異步輸出模式后，將會提升用戶應(yīng)用程序的執(zhí)行效率。應(yīng)用程序在進(jìn)行日志輸出時，無需等待日志徹底輸出完成，即可直接返回。

elog也支持緩沖輸出模式，開啟緩沖輸出模式后，如果緩沖區(qū)不滿，用戶線程在進(jìn)行日志輸出時，無需等待日志徹底輸出完成，即可直接返回。但當(dāng)日志緩沖區(qū)滿以后，將會占用用戶線程，自動將緩沖區(qū)中的日志全部輸出干凈。

這兩種無需等待，直接返回的日志輸出模式，在打印大量日志信息的時候非常重要，打印日志的代碼對正常應(yīng)用程序的影響越小越好，本文不再講述，還請讀者自行研究。

5. 項目工程源碼獲取和問題交流

目前我將Easylogger源碼、我移植到小熊派STM32L431RCT6開發(fā)板的工程源碼上傳到了QQ群里（包含好幾份HAL庫，QQ相對速度快點），可以在QQ群里下載，有問題也可以在群里交流，當(dāng)然也歡迎大家分享出來自己移植的工程到QQ群里：

放上QQ群二維碼：

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