单片机实现简易版shell的方法和原理

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作者:Kim_小星兴

　　Rt-thread 中有一个完整的finsh(shell )系统,使用串口做命令行输入输出.但是想要用这个炫酷的工具就必须要上rtthread系统,或者花大力气将其移植出来.于是我就自己写了一个类似于这样的插件.只需要把一对.c/.h文件加入到你的工程,就可以实现这个简易版的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             //函数调用名称大小写是否敏感 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, ,函数列表),
 19     EXPOTRFUNC(RST,ExternFunc_SocReset,,芯片软件复位),
 20     EXPOTRFUNC(circle,showcircle,%c %d,串口显示一个圆),
 21     EXPOTRFUNC(九九乘法表,show,%d,%d乘法表)
 22 };
 23 //EXPOTRFUNC( 函数别名命令行调用的名字 |真正的函数名 | 函数传参的格式字符串 |这个函数的简介)
 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 接受到的数字是 %dn
 30 接收到的小数是 %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 //以上是示例的测试函数
 60 
 61 
 62 
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 78 
 79 
 80 
 81 
 82 
 83 
 84 
 85 //以下是真正的实现函数
 86 
 87 //找到对应函数的 函数指针      返回数组号
 88 // 输入: "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 //因为需要兼容字符串,所以需要二维数组 最多可以传参字符串长度为 (100-1)*4
102 static void* args[7][100] = {0};
103 
104 //外部调用函数,传入字符串自动找到对应函数 并执行.(不会打印返回值)
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 = '';
118         *ptemp = '';
119         ptemp++;
120     }
121 
122 
123 
124     
125     int loc = ExternFunc_Find(str); //寻找函数
126     if(loc == -1)
127     {
128         printf("%s are not findn the function list :n",str);
129         ExternFunc_list();
130         return ;
131     }
132 
133     if(ch != '')
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     //为兼容 可以输入字符串而做出的妥协
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: 函数%s 参数应该为%d个,但只有%dn",functable[loc].FuncName,i,success);
154         return ;
155     }
156     //调用真正的函数    
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("nn*---------------------------------------------------------n");
174     for(int i = 0; i<size; i++)
175     {
176         printf(" |    %s(%s);%30sn",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);//关闭所有中断
190     NVIC_SystemReset();//复位
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 != '' || *ptemp2 != '')
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 == ''&& *ptemp2 == '')
218         return 0;
219     else
220         return 0xFF;
221 }

View Code

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

View Code

　　里面内置了两个函数一个LIST函数和 RST

　　　　LIST 指令是打印出当前所有的可以调用的函数信息

　　　　RST 是复位单片机(Cortex M0.3.4.7 系列可用) 主要原理:禁止所有中断 ,人为触发复位中断.

　　　　其他函数可以删除.

原理:

　　函数传参的值以第一个参数的地址基准,依次向后偏移,可变参数的值获取方式也是这么做的.那么我们只需要把相应的值摆列排放到指定位置即可.

实现的关键在于一个函数指针:

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

　　强制转换成上述指针函数后可以传入不定参数,以适应不同函数,不同个传参值 ,不同的传参类型.　

　　我们知道函数指针是指向函数的,里面存放的是函数的跳转地址.那么使用函数指针就是把某个函数的跳转地址存进来,等到 PC寄存器读取到之后,自动跳转到指定函数.上面这个函数指针指向一个什么函数呢?指向返回值为空类型指针 , 传参为 (void * args ,...) 格式的函数.而 printf 的函数原型 int printf(const char* str , ... ) ; 这个" ... " 代表可变参数.所以我们才可以同时 printf 多个值,同时还带有 "... "的函数有哪些呢: sprintf ,scanf ,sscanf. 可能 sscanf 和 sprintf 大家见得不多.这里给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"

实现原理参考文末跳转链接

　　根据这个原理.当我们把函数 void show(int a ,int b); 强制转换为 void* show(void* a,...) 只要我们在调用show() 的时候只传送两个参数即可.如果你传入了其他参数,那么会有影响嘛,会有,会影响到函数里面的其他的局部变量的值.但是我们做好局部变量值的初始化的话,就没关系啦,

　　怎么做到对应的函数传对应的值 ? 在functable 中需要输入 %c %d 就是对于输入格式的限定.同时在sscanf 中会返回转换一个int 表示成功转换数; 例如%d %c 正常的话会返回2 那么我只要检测他返回的和我检测到的%号的个数不匹配.那么我就报错,个数不匹配.

　　通过使用 sscanf 将字符串转化为对应格式.灌入指定的函数中,就可以执行响应函数啦.

　　不过这么做有风险吗? 有 ,因为是强制类型转换,对于类型检查不严格(就没有类型检查) .可能会出现奇奇怪怪的现象. 同时因为 float 是使用2进制的科学计数法在内存中存储. long long 类型和 double 是64 位宽,而我们的void* 是32位宽.所以 double 类型 long long 类型 float 类型带有这三类的传参函数和自定义的struct类型参数值都会不正常.

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

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标签： C C语言开发

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