單片機實現簡易版shell的方法和原理


  Rt-thread 中有一個完整的finsh(shell )系統,使用串口做命令行輸入輸出.但是想要用這個炫酷的工具就必須要上rtthread系統,或者花大力氣將其移植出來.於是我就自己寫了一個類似於這樣的插件.只需要把一對.c/.h文件加入到你的工程,就可以實現這個簡易版的shell.


 

  git: https://github.com/KimAlittleStar/ExternFunc

ExternFunc.c

 1 #include "stdio.h"
 2 #include "string.h"
 3 #include "ExternFunc.h"
 4 #include "stm32f4xx_hal.h"
 5 
 6 #define MATCH_CASE_ENABLE     0             //函數調用名稱大小寫是否敏感 1表示敏感 0 表示不敏感
 7 
 8 void show(int i);  9 void showcircle(char ch,int r);  10 
 11 static int ExternFunc_Find(char* funcname);  12 static void ExternFunc_list(void);  13 static void ExternFunc_SocReset(void);  14 static unsigned char matchString(const char* str1,const char* str2);  15 
 16 const CALLFUNCTIONTABLE functable[] =
 17 {  18  EXPOTRFUNC(LIST,ExternFunc_list, ,函數列表),  19  EXPOTRFUNC(RST,ExternFunc_SocReset,,芯片軟件復位),  20     EXPOTRFUNC(circle,showcircle,%c %d,串口顯示一個圓),  21     EXPOTRFUNC(九九乘法表,show,%d,%d乘法表)  22 };  23 //EXPOTRFUNC( 函數別名命令行調用的名字 |真正的函數名 | 函數傳參的格式字符串 |這個函數的簡介)
 24 void simplefunction(char* str,unsigned int sum,float dee,char ch)  25 {  26     
 27     printf("接收到的字符串是:%s,\n\
 28 接收到的字符是: %c \n\  29 接受到的數字是 %d\n\  30 接收到的小數是 %f __ \n ",str,ch,sum,dee);
 31 }  32 
 33 void showcircle(char ch,int r)  34 {  35     for(int i = 1; i<=(2*r); i++)  36  {  37         for(int j = 1; j<(2*r); j++)  38  {  39             if(((i-r)*(i-r)+(j-r)*(j-r))<=(r*r))  40                 printf("%c ",ch);  41             else
 42                 printf("%c ",' ');  43  }  44         printf("\n");  45  }  46 }  47 
 48 void show(int i)  49 {  50     for(int qq = 1;qq<= i;qq++)  51  {  52         for(int j = 1;j<=qq;j++)  53  {  54             printf("%dx%d=%2d ",j,qq,j*qq);  55  }  56         printf("\n");  57  }  58 }  59 //以上是示例的測試函數  60 
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 81 
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 85 //以下是真正的實現函數  86 
 87 //找到對應函數的 函數指針 返回數組號  88 // 輸入: "circle * 16" return 2
 89 static int ExternFunc_Find(char* funcname)  90 {  91     int size = sizeof(functable)/sizeof(functable[0]);  92     for(int i = 0; i<size; i++)  93  {  94         if(matchString(funcname,functable[i].FuncName) == 0)  95             return i;  96  }  97     return -1;  98 }  99 
100 
101 //因為需要兼容字符串,所以需要二維數組 最多可以傳參字符串長度為 (100-1)*4
102 static void* args[7][100] = {0}; 103 
104 //外部調用函數,傳入字符串自動找到對應函數 並執行.(不會打印返回值)
105 void ExternFunc_excute(char* str) 106 { 107     char* ptemp; 108     char ch; 109     ptemp = strstr(str," "); 110     if(ptemp == NULL) 111  { 112         ptemp = str+strlen(str); 113         ch = *ptemp; 114  } 115     else
116  { 117         ch = '\0'; 118         *ptemp = '\0'; 119         ptemp++; 120  } 121 
122 
123 
124     
125     int loc = ExternFunc_Find(str); //尋找函數
126     if(loc == -1) 127  { 128         printf("%s are not find\n the function list :\n",str); 129  ExternFunc_list(); 130         return ; 131  } 132 
133     if(ch != '\0') 134         *ptemp = ch; 135     int success = sscanf(ptemp,functable[loc].fmt,&args[0][1],&args[1][1],&args[2][1],&args[3][1],&args[4][1],&args[5][1]); 136     
137     //為兼容 可以輸入字符串而做出的妥協
138     int i = 0; 139     ptemp = (char*)functable[loc].fmt; 140     for(i = 0;i<7;i++) 141  { 142         if((ptemp=strstr(ptemp,"%")) !=NULL) 143  { 144             
145             if(*(++ptemp) == 's') 146                 args[i][0] = &args[i][1]; 147             else               
148                 args[i][0] = args[i][1]; 149         }else break; 150  } 151     if(i!= success) 152  { 153         printf("Err: 函數%s 參數應該為%d個,但只有%d\n",functable[loc].FuncName,i,success); 154         return ; 155  } 156     //調用真正的函數 
157     functable[loc].func(args[0][0],args[1][0],args[2][0],args[3][0],args[4][0],args[5][0],args[6][0]); 158 } 159 
160 
161 void ExternFunc_list(void) 162 { 163     static char isfirstPrint = 0; 164     
165     int size = sizeof(functable)/sizeof(functable[0]); 166         printf("QuickComplet:"); 167         for(int i = 0;i<size;i++) 168  { 169             printf("\"%s\"",functable[i].FuncName); 170             if(i != (size-1)) 171                 printf(","); 172  } 173     printf("\n\n*---------------------------------------------------------\n"); 174     for(int i = 0; i<size; i++) 175  { 176         printf(" | %s(%s);%30s\n",functable[i].FuncName,functable[i].fmt,functable[i].Introduction); 177         if(i != size-1) 178             printf(" |--------------------------------------------------------\n"); 179  } 180     printf("*---------------------------------------------------------\n"); 181 } 182 
183 
184 
185 
186 static void ExternFunc_SocReset(void) 187 { 188     
189     __set_FAULTMASK(1);//關閉所有中斷
190     NVIC_SystemReset();//復位
191 } 192 
193 
194 static unsigned char matchString(const char* str1,const char* str2) 195 { 196     char* ptemp1 = (char*) str1; 197     char* ptemp2 = (char*) str2; 198     while(*ptemp1 != '\0' || *ptemp2 != '\0') 199  { 200 #if MATCH_CASE_ENABLE==0        
201         if(((*ptemp1-*ptemp2) == ('A'-'a') || (*ptemp1-*ptemp2) == ('a'-'A'))&& 
202             (*ptemp1>= 'A' && *ptemp1<= 'z' && *ptemp2>= 'A' && *ptemp2<= 'z')) 203  { 204             ptemp1++; 205             ptemp2++; 206         }else if(*ptemp1 != *ptemp2) return 1; 207 #else
208         if(*ptemp1 != *ptemp2) return 1; 209 #endif
210             
211         else 
212  { 213             ptemp1++; 214             ptemp2++; 215  } 216  } 217     if(*ptemp1 == '\0'&& *ptemp2 == '\0') 218         return 0; 219     else
220         return 0xFF; 221 }
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ExternFunc.h

 1 #ifndef EXTERNFUNC_H_INCLUDED  2 #define EXTERNFUNC_H_INCLUDED
 3 
 4 #include "stdio.h"
 5 #include "string.h"
 6 
 7 typedef struct
 8 {  9     const char * FuncName; 10     void *( (*func)(void* args,...)); 11     const char * fmt; 12     const char * Introduction; 13 } CALLFUNCTIONTABLE; 14 
15 #define EXPOTRFUNC(NAME,FUNC,FTM,INTRO) {#NAME,(void *(*)(void* args,...))FUNC,#FTM,#INTRO}
16 
17 extern const CALLFUNCTIONTABLE functable[]; 18 
19 void ExternFunc_excute(char* str); 20 
21 
22 #endif // EXTERNFUNC_H_INCLUDED
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  里面內置了兩個函數  一個LIST函數RST

    LIST 指令是打印出當前所有的可以調用的函數信息

    RST 是復位單片機(Cortex M0.3.4.7 系列可用)   主要原理:禁止所有中斷 ,人為觸發復位中斷.

    其他函數可以刪除.

原理:

  函數傳參的值以第一個參數的地址基准,依次向后偏移,可變參數的值獲取方式也是這么做的.那么我們只需要把相應的值擺列排放到指定位置即可.

實現的關鍵在於一個函數指針:

    void *( (*func)(void* args,...));

  強制轉換成上述指針函數后可以傳入不定參數,以適應不同函數,不同個傳參值 ,不同的傳參類型. 

  我們知道函數指針是指向函數的,里面存放的是函數的跳轉地址.那么使用函數指針就是把某個函數的跳轉地址存進來,等到 PC寄存器讀取到之后,自動跳轉到指定函數.上面這個函數指針指向一個什么函數呢?指向返回值為空類型指針 , 傳參為 (void * args ,...) 格式的函數.而 printf 的函數原型 int printf(const char* str , ... ) ; 這個" ... " 代表可變參數.所以我們才可以同時 printf 多個值,同時 還帶有 "... "的函數有哪些呢: sprintf ,scanf ,sscanf. 可能 sscanf 和 sprintf 大家見得不多.這里給大家示例一下怎么使用.大家就知道是什么功能了

 1 char buff [100];  2 char *string = "hello world";  3 int a = 10;  4 sprintf(buff,"a = %d string = %s",a,string);  5 
 6 printf("%s",buff);  //buff: "a = 10 string = hello world"
 7 
 8 char ssbuff[100] = "%d %s";  9 int b; 10 char sstring[50]; 11 sscanf(ssbuff,"10 HelloWorld",&b,sstring); 12 printf(" b = %d sstring = %s",b ,sstring); //b = 10 sstring = "HelloWorld" 

實現原理參考文末跳轉鏈接

  根據這個原理.當我們把函數 void show(int a ,int b); 強制轉換為 void* show(void* a,...) 只要我們在 調用show() 的時候 只傳送兩個參數即可.如果你傳入了其他參數,那么會有影響嘛,會有,會影響到函數里面的其他的局部變量的值.但是我們做好局部變量值的初始化的話,就沒關系啦,

  怎么做到 對應的函數 傳對應的值 ? 在functable 中需要輸入 %c %d 就是對於輸入格式的限定.同時在sscanf 中會返回轉換一個int 表示成功轉換數; 例如%d %c 正常的話會返回2 那么我只要檢測 他返回的和我檢測到的%號 的個數不匹配.那么我就報錯,個數不匹配.

  通過 使用 sscanf 將字符串轉化為對應格式.灌入指定的函數中,就可以執行響應函數啦.

  不過這么做有風險嗎? 有 ,因為是強制類型轉換,對於類型檢查不嚴格(就沒有類型檢查) .可能會出現奇奇怪怪的現象.  同時 因為 float 是使用2進制的科學計數法在內存中存儲. long long 類型和 double 是64 位寬,而我們的void* 是32位寬.所以 double 類型 long long 類型 float 類型 帶有這三類的傳參函數 和自定義的struct類型  參數值都會不正常.

 

printf 原理:http://www.cnblogs.com/ThatsMyTiger/p/6924462.html

 

 


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