嵌入式开源项目精选专栏
本专栏由Mculover666创建，主要内容为寻找嵌入式领域内的优质开源项目，一是帮助开发者使用开源项目实现更多的功能，二是通过这些开源项目，学习大佬的代码及背后的实现思想，提升自己的代码水平，和其它专栏相比，本专栏的优势在于：
不会单纯的介绍分享项目，还会包含作者亲自实践的过程分享，甚至还会有对它背后的设计思想解读。
目前本专栏包含的开源项目有：
- SFUD | 一个简洁实用的开源项目，帮你轻松搞定SPI Flash
- cJSON | 一个轻量级C语言JSON解析器
- paho | 支持10种语言编写mqtt客户端，总有一款适合你！
- MultiButton | 一个小巧简单易用的事件驱动型按键驱动模块
- letter-shell | 一个功能强大的嵌入式shell
如果您自己编写或者发现的开源项目不错，欢迎留言或者私信投稿到本专栏，分享获得双倍的快乐！
1. EasyLogger
本期给大家带来的开源项目是 EasyLogger，一款轻量级且高性能的日志库，作者armink，目前收获 1.1K 个 star，遵循 MIT 开源许可协议。
EasyLogger 是一款超轻量级、高性能的 C/C++ 日志库，非常适合对资源敏感的软件项目，相比之下， EasyLogger 的功能更加简单，提供给用户的接口更少，上手会更快，更多实用功能支持以插件形式进行动态扩展。
目前EasyLogger支持以下功能：
- 日志输出方式支持串口、Flash、文件等；
- 日志内容可包含级别、时间戳、线程信息、进程信息等；
- 支持多种操作系统，支持裸机；
- 各级别日志支持不同颜色显示；
项目地址：https://github.com/armink/EasyLogger">https://github.com/armink/EasyLogger
2. 移植EasyLogger
2.1. 移植思路
在移植过程中主要参考两个资料：项目的readme文档和demo工程。
对于这些开源项目，其实移植起来也就两步：
- ① 添加源码到裸机工程中；
- ② 实现需要的接口即可；
2.2. 准备裸机工程
本文中我使用的是小熊派IoT开发套件，主控芯片为STM32L431RCT6：
移植之前需要准备一份裸机工程，我使用STM32CubeMX生成，使用USART1的查询方式发送数据，并将printf重定向到USART1，具体过程请参考：
串口USART1配置如下：
生成工程后printf重定向代码如下：
#include <stdio.h>
int fputc(int ch, FILE *stream)
{
/* 堵塞判断串口是否发送完成 */
while((USART1->ISR & 0X40) == 0);
/* 串口发送完成，将该字符发送 */
USART1->TDR = (uint8_t) ch;
return ch;
}
裸机工程准备好之后开始移植easylogger。
2.3. 添加elog到工程中
① 复制源码到工程中：
② 在keil中添加easylogge组件的源码文件：
-
port/elog_port.c：elog移植接口文件； -
src/elog.c：elog核心功能源码； -
src/elog_utils.c：elog所用到的一些c库工具函数实现； -
src/elog_buf.c（可选添加）：elog缓冲输出模式源码； -
src/elog_async.c（可选添加）：elog异步输出模式源码；
③ 将easylogger/inc头文件路径添加到keil中：
2.4. 实现elog移植接口
elog的移植接口都已经写好了，在elog_port.c文件中，只需要在函数体中添加代码即可。
① elog初始化接口
ElogErrCode elog_port_init(void);
如果涉及到后续elog使用资源的初始化，比如动态申请分配缓冲区内存，可以放在此接口中，本文中保持默认。
② elog日志输出接口（重点）
//开头添加
#include <stdio.h>
……
//接口实现
void elog_port_output(const char *log, size_t size) {
//日志使用printf输出，printf已经重定向到串口USART1
printf("%.*s", size, log);
}
这儿有个小知识点，%s表示字符串输出，.<十进制数>是精度控制格式符，输出字符时表示输出字符的位数，在精度控制时，小数点后的十进制数可以使用*来占位，在后面提供一个变量作为精度控制的具体值。
③ 日志输出上锁/解锁接口
该接口可以对日志输出接口进行上锁/解锁，以保证日志在并发输出时的正确性，本文中使用的是裸机程序，所以在此使用关闭全局中断来加锁，打开全局中断来解锁：
//开头添加
#include <stm32l4xx_hal.h>
……
//接口实现
void elog_port_output_lock(void) {
//关闭全局中断
__set_PRIMASK(1);
}
void elog_port_output_unlock(void) {
//开启全局中断
__set_PRIMASK(0);
}
STM32开关全局中断的方式很多，本文中直接操作 PRIMASK 寄存器来快速的屏蔽/打开全局中断，参考文章：
④ 系统信息获取接口
elog提供了三个接口用来获取当前时间、获取进程号、获取线程号，因为本文中移植到裸机工程中，并且没有提供时间支持，所以这三个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的核心功能开启宏定义和核心参数宏定义都在配置文件elog_cfg.h中，在本文中只讲述其中重要的宏定义。
日志输出总开关：
/* enable log output. */
#define ELOG_OUTPUT_ENABLE
换行符宏定义修改如下：
/* output newline sign */
#define ELOG_NEWLINE_SIGN "\r\n"
带有颜色的日志输出开关：
/* enable log color */
#define ELOG_COLOR_ENABLE
移植时并没有添加异步输出和缓冲区输出的源码，所以将这两个功能关掉：
至此，移植配置完成，接下来可以开始愉快的使用啦！
3. 使用easylogger
3.1. 初始化elog
elog使用之前需要初始化，过程有三步：
① 初始化elog
ElogErrCode elog_init(void);
② 设置日志输出格式
void elog_set_fmt(uint8_t level, size_t set);
其中第一个参数表示设置哪个日志输出级别对应的输出格式，从以下宏定义中选择一个：
/* 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
其二个参数是日志输出格式，枚举给出，可以自由组合搭配：
/* 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 启动elog
void elog_start(void);
接下来在main函数中的usart1初始化函数之后，while(1)之前编写elog初始化代码：
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* 初始化elog */
elog_init();
/* 设置每个级别的日志输出格式 */
//输出所有内容
elog_set_fmt(ELOG_LVL_ASSERT, ELOG_FMT_ALL);
//输出日志级别信息和日志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);
//除了时间、进程信息、线程信息之外，其余全部输出
elog_set_fmt(ELOG_LVL_DEBUG, ELOG_FMT_ALL & ~(ELOG_FMT_TIME | ELOG_FMT_P_INFO | ELOG_FMT_T_INFO));
//输出所有内容
elog_set_fmt(ELOG_LVL_VERBOSE, ELOG_FMT_ALL);
/* 启动elog */
elog_start();
/* USER CODE END 2 */
3.2. elog日志输出
elog中每种级别都有一种完整方式，两种简化方式，使用时自行选择：
#define elog_assert(tag, ...)
#define elog_a(tag, ...) //简化方式1，每次需填写 LOG_TAG
#define log_a(...) //简化方式2，LOG_TAG 在文件顶部定义，使用前无需填写 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(...)
前两种在使用的时候只需要包含<elog.h>头文件即可，第三种方式除了包含头文件之外，还需要在文件开始定义TAG宏定义，使用起来和printf相同，所以这里我使用第三种方法演示。
首先在main.c文件开始定义TAG宏，包含头文件：
/* USER CODE BEGIN Includes */
#define LOG_TAG "main"
#include <elog.h>
/* USER CODE END Includes */
然后在main函数中编写的elog初始化代码之后，继续添加代码，测试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!");
编译，烧写，使用串口终端（Mobaxterm）查看串口输出：
3.3. 五彩缤纷的输出
要想五彩缤纷的日志，仅在elog_cfg.h中使能颜色输出还不够，还需要使用API开启输出：
void elog_set_text_color_enabled(bool enabled);
在初始化elog的时候使能文字颜色输出：
再次编译、下载、查看输出：
每个级别日志的前景色、背景色、字体都可以在elog_cfg.h中修改宏定义，宏定义的值在elog.c中给出，可自行查看，比如这里我将ERROR级别的日志修改为闪烁字体：
编译、下载、查看输出：
3.4. 移植前后内存占用情况
移植前的裸机工程只具有usart1收发功能，移植easylogger之后两者内存对比如下：
3.5. elog的高级功能
elog除了基本的日志功能之外，还提供了一些高级功能，比如：
- 日志输出过滤功能：可以按级别、TAG、关键词过滤日志；
- 缓冲输出模式；
- 异步输出模式；
这些功能如何使用，在项目的readme文档中讲述的很详细，本文限于篇幅，这些高级功能不详细讲述，如有兴趣深入，可以自行研究。
4. 设计思想解读
4.1. 数据加工
使用日志打印组件与使用printf最基本的区别在于：输出了更多有利于调试的信息，可以理解为对输出数据进行了一次加工。
打印语句所在文件、函数名、行号这些信息是利用了编译器内置宏的功能：
-
__FILE__：文件名 -
__FUNCTION__：函数名 -
__LINE__：行号
而在终端中输出有颜色的字符则是利用了ANSI escape code，即Escape 序列屏幕控制码，关于这两个知识点详细的解释和示例请阅读：
在elog中对输出内容进行加工处理的函数为：
/**
* 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. 日志输出模式
俗话说，师傅领进门，修行在个人，本文所讲述的只是日志打印组件的基本功能，使用printf直接实现日志输出接口，所以在日志输出模式上和使用printf输出没有区别，只不过多了些信息。
elog支持异步输出模式，开启异步输出模式后，将会提升用户应用程序的执行效率。应用程序在进行日志输出时，无需等待日志彻底输出完成，即可直接返回。
elog也支持缓冲输出模式，开启缓冲输出模式后，如果缓冲区不满，用户线程在进行日志输出时，无需等待日志彻底输出完成，即可直接返回。但当日志缓冲区满以后，将会占用用户线程，自动将缓冲区中的日志全部输出干净。
这两种无需等待，直接返回的日志输出模式，在打印大量日志信息的时候非常重要，打印日志的代码对正常应用程序的影响越小越好，本文不再讲述，还请读者自行研究。
5. 项目工程源码获取和问题交流
目前我将Easylogger源码、我移植到小熊派STM32L431RCT6开发板的工程源码上传到了QQ群里（包含好几份HAL库，QQ相对速度快点），可以在QQ群里下载，有问题也可以在群里交流，当然也欢迎大家分享出来自己移植的工程到QQ群里：
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