1 UART通信協議
1.1 UART通信的物理連接
圖1 UART的物理連接
1.2 邏輯電平
用電平表示邏輯1和邏輯0，邏輯1和邏輯0用來組織計算機層面的數據。
1.3 電平標准
根據通訊使用的電平標准不同，串口通訊可分為 TTL標准及 RS-232 標准。
1.4 協議解析
通訊雙方需要約定波特率，並約定一致的數據包格式才能保證正常收發數據。
1.4.1 波特率（bps）
單位時間內，發送數據的位數。
1.4.2 數據格式
串口通信一般以起始位作為一幀數據傳輸的開始，以結束位表示一幀數據傳輸的結束。每一幀數據一般由起始位、數據位、停止位、校驗位組成。
起始位：由1個邏輯0的數據位表示；
停止位：由 0.5、1、1.5或 2個邏輯 1的數據位表示；
校驗位（奇校驗/偶校驗）：當為奇校驗時，數據位和校驗位中，邏輯1的數據位的個數為奇數個；當為偶校驗時，數據位和校驗位中，邏輯1的數據位的個數為偶數個。
圖2 115200,8n1; send 0b01000001
如圖2所示，115200bps，則1/115200spb，即每傳輸一位需要1/115200秒，數據在(1/115200)/2處采樣。
2 printf的實現
2.1 標准庫中的printf
函數原型：
int printf(const char *format, ...)
返回值：
成功返回實際輸出字符數，失敗返回-1；
傳入參數說明：
format： 固定參數
...： 可變參數；參數的個數不確定，類型不確定；
2.2 可變參數的實現原理
調用子函數，函數的參數最終會以被壓入棧中，被函數使用；通過格式控制符，實現對棧中傳入參數的讀取和使用。
在標准庫中的實現：
typedef char* va_list;
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n)+sizeof(int)-1) & ~(sizeof(int)-1)) //保證4字節對齊
#define va_start(ap, v) (ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v)) //獲取第一個變參在棧中的地址
#define va_arg(ap, t) (*(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t))) //獲取ap所指向的數據，並把ap偏移至下一個變參的地址
#define va_end(ap) (ap = (va_list)0) //使ap指向空，避免野指針
printf(format, arg1, arg2, arg3);參數在棧中的存放
2.3.1 對_INTSIZEOF(n)分析
棧指針總是4字節對齊的，因此使用_INTSIZEOF(n)，使變量的大小是4的倍數（實際變量在棧中占據的空間）。
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n)+sizeof(int)-1) & ~(sizeof(int)-1))，對這個宏定義有一個形象的比喻：
比方說有一個箱子可以裝4個瓶子，
如果我有8個瓶子 ，那么我需要2個箱子；
如果我有10個瓶子呢，我不能說我需要10除4，需要2.5個箱子吧，實際上我需要3個箱子；
那怎么求我實際需要的箱子數呢?
用一個容易理解的公式來求上述問題：
設我的瓶子數為B，我需要的箱子數為C，一個箱子最多可以裝A個瓶子。
公式：C =（B+A-1）/ A （舍去余數）
因此，((sizeof(n)+sizeof(int)-1) & ~(sizeof(int)-1))相當於C * A。
2.3.2 對va_arg(ap, t)分析
#define va_arg(ap, t) (*(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)))
這個宏定義實現了兩個功能：
a、ap += _INTSIZEOF(t) —— 求下一個參數的指針
b、(*(t*)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t))) —— 取當前參數值，這個宏定義將返回的就是當前參數值
附錄：源代碼
uart.c —— 波特率：115200
debug_printf.c
