c - 使用裸机覆盆子pi调用printf到uart时，应用程序挂起

Question

我试图在raspberry pi上实现一个裸机应用程序，并希望将stdout连接到mini-uart以进行调试。
我遵循了here和here
我已经创建了一个uart-putc函数，它似乎工作得很好，允许我将消息打印到我的PC的COM端口。然后我实现了写系统调用，让它调用我的uart putc函数进行输出。如果我将一个字符串文字传递到printf附加文字参数或任何非文字参数，则可以正常工作。没有任何内容会打印到串行端口，并且在几次调用之后，应用程序将挂起。
有人知道会出什么问题吗？如果需要，很乐意提供进一步的信息。。。

void uart_putc(char c)
{
    while(1)
    {
        if(aux[AUX_MU_LSR]&0x20) break;

        led_blink(); // Blink the LED off then on again to 
                     // make sure we aren't stuck in here
    }
    aux[AUX_MU_IO] = c;
}

...

int _write(int file, char* ptr, int len)
{
    int todo;

    for (todo = 0; todo < len; todo++) 
    {
        uart_putc(*ptr++);
    }
    return len;
}

...

while(1)
{
    printf("Hello World\r\n"); // Works
}

while(1)
{
    printf("Hello %s\r\n", "World"); // This doesn't print anything
                                     // and will hang after about five calls
}

char* s = (char*)malloc(sizeof(char) * 100); // Heap or stack it doesn't matter
strcpy(s, "Hello World\r\n");
while(1)
{
    printf(s); // This doesn't print anything
               // and will hang after about five calls
}

while(1)
{
    for (i = 0; i < 13; i++) 
    {
        uart_putc(s[i]);  // Works
    }
}

更新
我正在使用newlib，当直接调用时，write可以正常工作。snprintf似乎也有同样的问题，即。

snprintf(s, 100, "hello world\r\n"); // Works
snprintf(s, 100, "hello %s\r\n", "world"); // Doesn't work

我对sbrk的实现是从我的OP中引用的页面中截取的

char *heap_end = 0;
caddr_t _sbrk(int incr) {
    extern char heap_low; /* Defined by the linker */
    extern char heap_top; /* Defined by the linker */
    char *prev_heap_end;

    if (heap_end == 0)
    {
        heap_end = &heap_low;
    }
    prev_heap_end = heap_end;

    if (heap_end + incr > &heap_top)
    {
        /* Heap and stack collision */
        return (caddr_t)0;
    }

    heap_end += incr;
    return (caddr_t) prev_heap_end;
 }

链接脚本

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-bigarm",
          "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SEARCH_DIR("=/usr/local/lib"); SEARCH_DIR("=/lib"); SEARCH_DIR("=/usr/lib");
SECTIONS
{
  /* Read-only sections, merged into text segment: */
  PROVIDE (__executable_start = SEGMENT_START("text-segment", 0x8000)); . = SEGMENT_START("text-segment", 0x8000);
. = 0x8000;
 .ro : {
  *(.text.startup)
  *(.text)
  *(.rodata)
 }
 .rw : {
  *(.data)
  __bss_start__ = .;
  *(.bss)
  __bss_end__ = .;
  *(COMMON)
 }
 . = ALIGN(8);
 heap_low = .; /* for _sbrk */
 . = . + 0x10000; /* 64kB of heap memory */
 heap_top = .; /* for _sbrk */
 . = . + 0x10000; /* 64kB of stack memory */
 stack_top = .; /* for startup.s */
}

开始时间

.section ".text.startup"

.global _start

_start:
    ldr sp, =stack_top

    // The c-startup
    b       _cstartup

_inf_loop:
    b       _inf_loop

更新2
涉及snprintf的进一步实验：

snprintf(s, 100, "hello world\r\n"); // Works

snprintf(s, 100, "hello %s\r\n", "world"); // Doesn't work
snprintf(s, 100, "hello %d\r\n", 1); // Doesn't work

char s[100];
char t[100];

strcpy(s, "hello world\r\n");
snprintf(t, 100, s); // Doesn't work

Answer 1

这看起来不像是UART问题，而是库问题。
如果你想确定我的假设是正确的，直接打电话给_write()，看看是否有效。很可能会的。另外，我假设您正在使用newlib。
如果_write()按预期工作，则问题仅限于printf的上层。不幸的是，printf就像洋葱，你必须一层一层地剥开它，它会让你哭泣。
有趣的是，源代码中的一个片段：

/*
 * Actual printf innards.
 *
 * This code is large and complicated...
 */

幸运的是，仍然有一些方法可以调试问题，而不会丢失到newlib中。也许最简单的起点是尝试vfprintf.c，因为它缺少内存管理问题。内存分配代码包括snprintf()之类的内容，这可能是一个问题。人们可能会认为内存管理是可以的，因为sbrk似乎可以工作，但事实并非总是如此。（malloc()即使给出了错误的地址，看起来也没问题，但会发生内存损坏。）
让我们知道这些调试步骤的作用！（我有根据的猜测是，malloc()由于某种原因不起作用，这会破坏内存管理。）
更新，似乎问题不在内存分配——至少不在内存分配——我们需要解决洋葱。我希望你不要化太浓的妆。。。（这让我哭了，我不确定下面的分析是否正确。所以要加一点盐。）
当调用sbrk时，newlib中会发生什么？这个故事在printf文件夹中的newlib源中。
第一层：newlib/libc/stidio
首先，printf()：

int
_DEFUN(printf, (fmt),
       const char *__restrict fmt _DOTS) 
{
  int ret;
  va_list ap;
  struct _reent *ptr = _REENT;

  _REENT_SMALL_CHECK_INIT (ptr);
  va_start (ap, fmt);
  ret = _vfprintf_r (ptr, _stdout_r (ptr), fmt, ap);
  va_end (ap);
  return ret;
}

很简单。如果出了什么问题，要么是：
printf.c或
瓦拉格斯的处理
我不认为重新进入是一个问题，所以我会集中精力在瓦拉格斯。也许制作一个最小的varargs测试代码是一个好主意，然后显示它们是否被破坏。（我不明白它们为什么会坏掉，但在嵌入式系统中，不做任何假设更安全。）
第二层：_REENT_SMALL_CHECK_INIT(ptr);
这是标准_vfprintf_r()（varargs版本的文件-vfprintf）的内部版本，带有重入代码。它在printf中定义。根据库编译期间使用了哪些开关，它有几种风格：vfprintf.c（无内存分配）和/或STRING_ONLY。我假设您有完整的版本，在这种情况下，可以在名称NO_FLOATING_POINT下找到正确的函数（一些_VFPRINTF_R正在进行）。
代码不太容易阅读，函数的前几百行由声明许多变量（取决于编译选项）和十几个宏组成。然而，函数真正做的第一件事是无休止地循环扫描#define的格式字符串。当它找到一个%时，它会找到一个\0（是的，它也有goto done;s——我想把这个放到代码评审中…）
然而，这给了我们一个线索：如果我们不添加任何额外的参数，我们只需跳到goto进行一些清理。我们可以生存，但不能处理任何格式参数。所以，让我们看看done会在哪里结束。正如人们所料，这是一个很大的%s。它说：

    case 's':
        cp = GET_ARG (N, ap, char_ptr_t);
        sign = '\0';
        if (prec >= 0) {
            /*
             * can't use strlen; can only look for the
             * NUL in the first `prec' characters, and
             * strlen () will go further.
             */
            char *p = memchr (cp, 0, prec);

            if (p != NULL) {
                size = p - cp;
                if (size > prec)
                    size = prec;
            } else
                size = prec;
        } else
            size = strlen (cp);

        break;

（现在，我假设您的switch(ch) ...中没有打开多字节字符串支持s。如果有的话，事情就变得更复杂了。）剩下的看起来很容易调试（MB_CAPABLE和newlib），但是strlen宏可能会很复杂——这取决于您的编译设置（如果您有memchr，它会简单得多）。
切换之后，简单的大小写（格式字符串中没有填充）是：

PRINT (cp, size);

这是打印宏。至少如果指针GET_ARG是错误的，那么奇怪的事情就会发生。
宏本身不能疯狂得可怕，因为我们可以打印简单的案例；只有参数会导致问题。
恐怕这对调试来说有点棘手，但症状指向内存中的某些东西正在损坏。要检查的一件事是_NO_POS_ARGS的返回值。它应该返回打印的字符数。返回值是否正常有助于调试其他值。