“命令终端”的实现1-准备篇

李迟注：
这几篇文章写于2012年底，因故未发表，前不久，音视频群里的树哥询问一个技术方案，想到以前曾经实现过，就把工程发给他。现在发表出来，除修正个别严重的病句外，其它没有修改。从行文看，还有很大提高水平，但文中的编码风格却一直保持着。

本系列文章将完成一个类似DOS或Linux或busybox或u-boot的命令终端。题目的“命令终端”之所以加引号，一来表示它不是真正意义上的终端，二来也可以说明并非自己一字一字写出来的代码。——本程序所用的原型来自u-boot2010.09，这个版本陪了我很久，使我一直不能忘怀。如今重拾代码，也了却心头所念。
所谓工欲善其事，必先利其器，本文便是该工程的前期准备。包括如下内容：检测按键，接收终端字符，将字符发送到终端，printf函数的实现，等等。

以下分别给出与“终端”交互的各个函数。由于u-boot面向的是串口终端，而自己的实现的程序是操作系统中的终端。所以下面先介绍了u-boot中的实现(以SMDK2440为例)，再介绍自己的实现。

一、检测按键

u-boot 的实现如下(注：已作了修改，下同)：

int tstc(void)
{return serial_tstc();
}int serial_tstc()
{struct s3c24x0_uart *uart = s3c24x0_get_base_uart(dev_index);return readl(&uart->UTRSTAT) & 0x1;
}

可以看到，这个实现最终是读取串口的状态寄存的某个位。具体可以查看芯片手册。
自己的实现如下：

/* implement of getch() */
#ifdef WIN32
#include <conio.h>/** * return non-zero if a key pressed, zero if not.**/
int mytstc(void)
{return kbhit();
}#else#include <termios.h>  /* for tcxxxattr, ECHO, etc */
#include <unistd.h>  /* for STDIN_FILENO */
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>int mytstc(void)
{struct timeval tv;fd_set rdfs;int ch;struct termios oldt, newt;// get terminal input's attribute tcgetattr(STDIN_FILENO, &oldt);newt = oldt;//set termios' local mode newt.c_lflag &= ~(ECHO|ICANON);tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &newt);tv.tv_sec = 0;tv.tv_usec = 100;FD_ZERO(&rdfs);FD_SET (STDIN_FILENO, &rdfs);select(STDIN_FILENO+1, &rdfs, NULL, NULL, &tv);ch = FD_ISSET(STDIN_FILENO, &rdfs);//recover terminal's attribute tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &oldt);return ch;
}

二、接收终端字符

u-boot实现如下：

int getc(void)
{return serial_getc();
}
int serial_getc()
{struct s3c24x0_uart *uart = s3c24x0_get_base_uart(dev_index);while (!(readl(&uart->UTRSTAT) & 0x1))/* wait for character to arrive */ ;return readb(&uart->URXH) & 0xff;
}

原理很简单，就是判断接收缓冲区是否有数据，没有的话就一直等，否则就返回数据接收寄存中的值。
在Windows中有getch可用，但Linux无此函数，在curses库中倒是有一个，但这里没必要使用这个库，网上有相应的实现函数，这里按“拿来主义”，为保其完整性，连注释也不修改。如下：

/* implement of getch() */
#ifdef WIN32
#include <conio.h>int mygetc(void)
{return getch();
}#else#include <termios.h>  /* for tcxxxattr, ECHO, etc */
#include <unistd.h>  /* for STDIN_FILENO *//*simulate windows' getch(), it works!!*/
int mygetc(void)
{int ch;struct termios oldt, newt;// get terminal input's attribute tcgetattr(STDIN_FILENO, &oldt);newt = oldt;//set termios' local mode newt.c_lflag &= ~(ECHO|ICANON);tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &newt);//read character from terminal input ch = getchar();//recover terminal's attribute tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &oldt);return ch;
}
#endif

三、发送字符到终端

u-boot的实现如下：

void putc(const char c)
{serial_putc(c);
}void serial_putc(const char c, const int dev_index)
{struct s3c24x0_uart *uart = s3c24x0_get_base_uart(dev_index);while (!(readl(&uart->UTRSTAT) & 0x2))/* wait for room in the tx FIFO */ ;writeb(c, &uart->UTXH);/* If \n, also do \r */if (c == '\n')serial_putc('\r');
}

上面提到的是发送单个字符，发送字符串就循环调用该函数，如下：

void serial_puts(const char * s)
{while (*s) {serial_putc(*s++);}
}

标准C库里面有putchar函数，直接使用之，如下：

void myputc(const char c)
{if (c == '\n')myputc('\r');putchar(c);
}void myputs(const char *s)
{while (*s)myputc(*s++);
}

四、printf实现

printf的实现主要调用vsprintf，该函数实现如下：

int myprintf(const char *fmt, ...)
{va_list args;int i;char printbuffer[512];va_start(args, fmt);/* For this to work, printbuffer must be larger than* anything we ever want to print.*/i = myvsprintf(printbuffer, fmt, args);va_end(args);/* Print the string */myputs(printbuffer);return i;
}/**简单版本仅支持：%d %x %s %c
*/
int myvsprintf1(char *buf, const char *fmt, va_list args)
{char* s = NULL;char* p = NULL;int d = 0;int len = 0;int i = 0;s = buf;for (; *fmt; ++fmt){if (*fmt != '%'){// string within there *s++ = *fmt;continue;   }++fmt;// no flags // no field width // no precision // no length // specifier switch (*fmt){case 's':p = va_arg(args, char*);break;case 'x':d = va_arg(args, int);p = myitoa(d, 16);while (*p)*s++ = *p++;break;case 'd':d = va_arg(args, int);p = myitoa(d, 10);while (*p)*s++ = *p++;break;case 'c':d = va_arg(args, int);    // cannot be 'char' *s++ = d;break;default:*s++ = *fmt;break;}}*s = '\0';return (int)(s - buf);
}

其中myitoa函数是itoa的实现，可参考笔者前段时间写的文章。vsprintf函数如其注释所示，支持的格式化十分有限。当然，网上已经有人实现了功能十分强大的vsprintf，可参阅文后链接。

注：
关于串口的操作，大部分芯片原理是相似的，具体到某款芯片，只要按照其数据手册中寄存器说明来编写代码就OK了。笔者就是参考u-boot的代码，将这一套“终端”应用于某芯片平台上的。

参考资料：

http://blog.csdn.net/summerhust/article/details/6615785
http://www.jbox.dk/sanos/source/lib/vsprintf.c.html

李迟 2020.9.30