Auf dem Mikrochip unterstützen die printf-Funktion und ihre Varianten standardmäßig nicht das Ausgeben von float und double Variablen. Die Funktion gibt ohne weitere Anpassungen auch nicht nach Serial aus. Dabei ist die printf-Funktion sehr nützlich, wenn Sie Variablenwerte ausgeben lassen wollen. Wir zeigen auf dieser Wiki-Seite, wie Sie die Funktion printf wie in C üblich verwenden können.

Wenn wir Code mit der Arduino IDE kompilieren, werden intern der Compiler (siehe auch hier) und Linker aufgerufen. Der Linker ist dafür verantwortlich, verschiedene Compiler-Ergebnisse miteinander in dieselbe ausfuehrbare Datei zu packen. So sorgt er beispielsweise dafür, dass wir Funktionen aus Softwarebibliotheken aufrufen können. Für printf müssen wir nun Linker-Optionen hinzufügen, um sicherzustellen, dass eine Version der Funktion printf eingebunden wird, die auch Fließkommazahlen ausgeben kann. Dies ist nicht ab Werk so, da standardmäßig für Mikrochips aufgrund ihres limitierten Speicherplatzs das kompilierte Programm so klein wie möglich gehalten wird.

Um die Linker-Optionen anzupassen, müssen wir die Datei finden, aus der die Arduino IDE die Optionen lädt. Diese Datei heißt platform.txt. Sie können die Datei finden, indem Sie in Ihrem Home-Verzeichnis nach ihr suchen, oder Sie finden den Ort heraus, in dem Sie die ausführliche Compiler-Ausgabe in der Arduino IDE aktivieren und aufmerksam lesen.

Das Suchen können Sie unter Linux zum Beispiel mit dem Befehl find (siehe auch hier) per

   find ~ -name 'platform.txt'

realisieren. Dieser Befehl sucht in Ihrem Home-Verzeichnis nach platform.txt, was je nach der Menge Ihrer Daten etwas dauern kann.

Als Alternative können Sie die ausführliche Compiler-Ausgabe in der Arduino IDE aktivieren, indem Sie auf File und dann dort auf Preferences klicken. In dem sich dann öffnenden Fenster können Sie bei "Show verbose output during" den Haken vor "compile" setzen. Wenn Sie dann ein Programm kompilieren, indem Sie auf "Verify" oder "Upload" klicken, finden Sie nun unter Output deutlich mehr Informationen. Suchen Sie dort Using board 'leonardo' from platform in folder:, was für gewöhnlich bereits in der zweiten Zeile der Ausgabe stehen sollte. Das dort angegebene Verzeichnis sollte platform.txt enthalten.

Nachdem wir die Datei platform.txt gefunden haben, öffnen wir sie mit einem Text-Editor unserer Wahl (siehe auch Grundlagen des Linux Terminals). Dort fügen wir bei compiler.c.elf.flags vor den bereits vorhandenen Optionen -Wl,-gc-sections die neuen Optionen

   -Wl,-u,vfprintf -lprintf_flt -lm

ein und speichern die Datei.

Zur Erklärung: Die -W-Option weist den Compiler an, ihr Argument intern an den Linker weiterzugeben. Der Linker sieht also -u vfprintf und verarbeitet danach die Programmlibrary printf_flt, die den übersetzten und float-fähigen Code der Funktion vfprintf enthaelt.

Bitte beachten Sie, dass Sie den Serial Monitor in der Arduino IDE geöffnet haben müssen, um die Programmausgabe sehen zu können (siehe auch hier).

Die Standardfunktion Serial.write akzeptiert Strings (Zeichenketten), die sie in das Konsolenfenster der Arduino-Umgebung schickt. Wir können eine Variante von printf nutzen, die diesen String beschreibt, bevor wir ihn an Serial.write weitergeben.

#include <stdio.h> /* fuer die printf-Funktionen */
#define BUF_LENGTH 72 /* Maximal erwartete Anzahl Zeichen pro Zeile */

void run () {
  char write_buf[BUF_LENGTH];

  int i = 199;
  float a = 1.7;
  double b = 3233.8;

  snprintf (write_buf, BUF_LENGTH, "Wir haben %d, %f und %f\n",
            i, a, b);
  Serial.write (write_buf);
}

Hierzu einige Bemerkungen:

• Damit der Code kompiliert, muss er mit dem Beispiel für Ausgangscode kombiniert werden.
• Die sprintf Funktion kopiert kommentarlos auch mehr Zeichen, als im Puffer reserviert sind. Dies kann das Programm (und auch den ganzen Chip) abstuerzen lassen. Daher bitte nur die abgesicherte Variante snprintf nutzen.
• Wenn man man 3 snprintf ins Terminal tippt und durchscrollt, erfaehrt man sehr viel ueber die vielen Moeglichkeiten dieser Funktionenfamilie. Dort wird fuer die Formatierung %f beschrieben, dass die Option ein double Argument erwartet. In unserem Programm geben wir aber auch eine float- Variable (mit kleinerem Wertebereich als double) aus. Der Compiler konvertiert in diesem Fall automatisch den schmaleren in den breiteren Typ.
• Konvertieren Sie Variablen derselben Sorte (also entweder Ganz- oder Kommazahlen untereinander) nicht von einem Typ mit groesserem Wertebereich in einen mit kleinerem. Damit aendert man je nach Groesse den urspruenglichen Wert in einen anderen, zur Laufzeit unvorhersagbaren.

Um nun die Funktion printf verwenden zu können, müssen wir noch den Ort ändern an dem printf seine Ausgabe liefert. Dies ist nämlich stdout und nicht das auf dem Mikrochip genutzte Serial. Zu diesem Zweck führen wir die Funktion serial_putchar in dem untenstehenden Code ein. Es gilt wie in dem Ausgangscode hier, dass Sie Ihren Code ausschließlich in der Funktion run schreiben. Der einzige Unterschied ist nur, dass wir aufgrund unserer angepassten Linker-Optionen und der Umleitung von stdout nach Serial in der Funktion setup, nun auch printf verwenden können.

#include <stdio.h> /* für FILE und fdev_setup_stream, um stdout umzuleiten */

void run () {
  /* Schreiben Sie hier Ihren Code. Schreiben Sie keine main-Funktion! */
  printf ("Approximated pi: %lf\n", 3.14159265);
}

/* Die Funktion wird verwendet um stdout zu Serial umzuleiten. */
static int serial_putchar (char c, FILE *stream) {
  /* Wandle '\n' in '\r\n' zwecks Portierbarkeit um. */
  if (c == '\n') {
    Serial.write('\r');
  }
  Serial.write(c);
  return 0;
}

/* unser neuer Output-Stream */
static FILE serial_stdout;

/* Der Code in der setup-Funktion wird genau einmal ausgeführt. */
void setup () {
  /* Initialisiere Konsole mit der Datenrate von 9600 Bits pro Sekunde. */
  Serial.begin (9600);
  /* Wir warten bis die USB-Verbindung besteht. */
  while (!Serial) { /* warten */ }

  /* Setze unsere eigene putchar-Funktion auf die neue stdout-Variable. */
  fdev_setup_stream (&serial_stdout, serial_putchar, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);
  /* Setze den stdout-Zeiger auf die Adresse des neuen Streams. */
  stdout = &serial_stdout;

  run ();
}

/* Der Code in der loop-Funktion wird wiederholt ausgeführt. */
void loop () {
  /* Wir führen nichts in dieser Funktion aus.
   * Wenn wir Code wiederholt ausführen möchten, verwenden wir
   * eine Schleife (for oder while) in der run-Funktion.
   */
   return;
}