Linux系统编程7-串口通信

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一 Linux下代码控制串口

Linux下把串口当成控制台对待，想对串口操作，其实就是对控制台操作；
Linux下有专门的串口驱动节点,通过系统io操作,这些节点的名字都有如下规律:
/dev/ttyS*
/dev/ttyAMA*
/dev/ttyO*
/dev/ttySAC*
…
至于你的开发板的串口驱动节点是哪一种名字,不同的开发板是不同的,所以要根据供货商提供的操作手册进行操作;

操作串口的方法:
系统IO -> open,read,write,close…
能用标准IO操作串口吗 -> 不能,因为串口是字符设备,标准io是以块为单位来传输的,不是以字符为单位传输的,所以不行。

1.1 判断驱动节点是否是串口设备

if(tcgetattr(fd, &oldtio) != 0){ //判断你的驱动节点是不是一个串口设备,假如不反回0,就不是串口设备
return -1;
}

1.2 struct termios详解

struct termios

{
unsigned short c_iflag; // 输入模式标志
unsigned short c_oflag; // 输出模式标志
unsigned short c_cflag; // 控制模式标志
unsigned short c_lflag; //区域模式标志或本地模式标志或局部模式
unsigned char c_line; //行控制line discipline
unsigned char c_cc[NCC]; // 控制字符特性
};

c_oflag参数

键值	说明
OPOST	处理后输出
OLCUC	将输出的小写字符转换成大写字符（非POSIX）
ONLCR	将输出的NL（换行）转换成CR（回车）及NL（换行）
OCRNL	将输出的CR（回车）转换成NL（换行）
ONOCR	第一行不输出回车符
ONLRET	不输出回车符
OFILL	发送填充字符以延迟终端输出
OFDEL	以ASCII码的DEL作为填充字符，如果未设置该参数，填充字符为NULL
NLDLY	换行输出延时，可以取NL0（不延迟）或NL1（延迟0.1s）
CRDLY	回车延迟，取值范围为：CR0、CR1、CR2和 CR3
TABDLY	水平制表符输出延迟，取值范围为：TAB0、TAB1、TAB2和TAB3
BSDLY	空格输出延迟，可以取BS0或BS1
VTDLY	垂直制表符输出延迟，可以取VT0或VT1
FFDLY	换页延迟，可以取FF0或FF1
c_cflag参数
键值	说明
–	–
CBAUD	波特率（4+1位）（非POSIX）
CBAUDEX	附加波特率（1位）（非POSIX）
CSIZE	字符长度，取值范围为CS5、CS6、CS7或CS8
CSTOPB	设置两个停止位
CREAD	使用接收器
PARENB	使用奇偶校验
PARODD	对输入使用奇偶校验，对输出使用偶校验
HUPCL	关闭设备时挂起
CLOCAL	忽略调制解调器线路状态
CRTSCTS	使用RTS/CTS流控制

c_lflag参数

键值	说明
ISIG	当输入INTR、QUIT、SUSP或DSUSP时，产生相应的信号
ICANON	使用标准输入模式
XCASE	在ICANON和XCASE同时设置的情况下，终端只使用大写。
ECHO	显示输入字符
ECHOE	如果ICANON同时设置，ERASE将删除输入的字符
ECHOK	如果ICANON同时设置，KILL将删除当前行
ECHONL	如果ICANON同时设置，即使ECHO没有设置依然显示换行符
ECHOPRT	如果ECHO和ICANON同时设置，将删除打印出的字符（非POSIX）
TOSTOP	向后台输出发送SIGTTOU信号

c_cc支持的控制字符

宏	说明	宏	说明
VINTR	Interrupt字符	VEOL	附加的End-of-file字符
VQUIT	Quit字符	VTIME	非规范模式读取时的超时时间
VERASE	Erase字符	VSTOP	Stop字符
VKILL	Kill字符	VSTART	Start字符
VEOF	End-of-file字符	VSUSP	Suspend字符
VMIN	非规范模式读取时的最小字符数

1.3 设置波特率

static speed_t getBaudrate(int baudrate)
{switch(baudrate) {case 0:      return B0;case 50:      return B50;case 75:         return B75;case 110:        return B110;case 134:       return B134;case 150:       return B150;case 200:       return B200;case 300:       return B300;case 600:       return B600;case 1200:      return B1200;case 1800:         return B1800;case 2400:         return B2400;case 4800:         return B4800;case 9600:         return B9600;case 19200:    return B19200;case 38400:   return B38400;case 57600:   return B57600;case 115200:  return B115200;case 230400:     return B230400;case 460800:     return B460800;case 500000:     return B500000;case 576000:     return B576000;case 921600:     return B921600;case 1000000:    return B1000000;case 1152000:   return B1152000;case 1500000:   return B1500000;case 2000000:   return B2000000;case 2500000:   return B2500000;case 3000000:   return B3000000;case 3500000:   return B3500000;case 4000000:   return B4000000;default:        return -1;}
}struct termios newtio,oldtio;/*struct termios{unsigned short c_iflag; // 输入模式标志unsigned short c_oflag; // 输出模式标志unsigned short c_cflag; // 控制模式标志unsigned short c_lflag; //区域模式标志或本地模式标志或局部模式unsigned char c_line; //行控制line discipline unsigned char c_cc[NCC]; // 控制字符特性}*/  speed_t bSpeed = B115200;bSpeed = getBaudrate(nSpeed);/* 设置输入波特率 */cfsetispeed(&newtio, bSpeed);/* 设置输出波特率 */cfsetospeed(&newtio, bSpeed);

1.4 数据位

/* 设置数据位 */
switch(nBits){case 5:newtio.c_cflag |= CS5;break;case 6:newtio.c_cflag |= CS6;break;case 7:newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8:newtio.c_cflag |= CS8;break;default:newtio.c_cflag |= CS8;break;
}

1.5 设置校验位

/* 设置校验位 */
switch(nEvent){case 'O':                 newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag |= PARODD;newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);break;case 'E':                  newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag &= ~PARODD;break;case 'N':                   newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;case 'S':                  newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;default:newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;
}

1.6 设置停止位

/* 设置停止位 */
switch (nStop){case 1 :newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;break;case 2 :newtio.c_cflag |= CSTOPB;break;default:newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;break;
}

1.7 设置超时

下面两句代码就是核心部分:
先来了解一种情况,比如a发送给b 64个字节的数据,正常情况下我们都希望b一次性收完,但是实际情况
不可能是一次收完的,b都会断断续续的收到;
下面这两句代码就是为了防止上面的这种情况发生,希望b会"等一下",等待a发完,但是假如b等了,a又不发了
这样就很难受了,所以如下2个参数就是为了防止这种情况发生;

c_cc[VTIME] = 3;
c_cc[VMIN] = 64;
首先read是会阻塞的;
64的意思是最小要读取到64个字节才返回,否则阻塞在read函数上;
3的意思就是假如在3*100ms内收不到64个字节,就强制返回,解除read阻塞;

其实这两个参数还有其他含义,比如:

newtio.c_cc[VTIME] = 0;
newtio.c_cc[VMIN] = 64;
代表的意思是:
首先read是会阻塞的;
死等,必须等到64个字节再返回,没有接受超时时间;

newtio.c_cc[VTIME] = 0;
newtio.c_cc[VMIN] = 0;
代表的意思是:
首先read是不会阻塞的;
收不到就算了,read是不阻塞的;

newtio.c_cc[VTIME] = 4;
newtio.c_cc[VMIN] = 0;

newtio.c_cc[VTIME]   = 3;
newtio.c_cc[VMIN]   = 64;

1.8 完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <net/if.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <linux/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <pthread.h>int g_fd;
#define DEBUG(fmt, arg...) printf(fmt, ##arg)static speed_t getBaudrate(int baudrate)
{switch(baudrate) {case 0:      return B0;case 50:      return B50;case 75:         return B75;case 110:        return B110;case 134:       return B134;case 150:       return B150;case 200:       return B200;case 300:       return B300;case 600:       return B600;case 1200:      return B1200;case 1800:         return B1800;case 2400:         return B2400;case 4800:         return B4800;case 9600:         return B9600;case 19200:    return B19200;case 38400:   return B38400;case 57600:   return B57600;case 115200:  return B115200;case 230400:     return B230400;case 460800:     return B460800;case 500000:     return B500000;case 576000:     return B576000;case 921600:     return B921600;case 1000000:    return B1000000;case 1152000:   return B1152000;case 1500000:   return B1500000;case 2000000:   return B2000000;case 2500000:   return B2500000;case 3000000:   return B3000000;case 3500000:   return B3500000;case 4000000:   return B4000000;default:        return -1;}
}int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)
{struct termios newtio,oldtio;   //创建speed_t bSpeed = B115200;if(tcgetattr(fd, &oldtio) != 0){ //判断你的驱动节点是不是一个串口设备,假如不反回0,就不是串口设备return -1;}bzero(&newtio, sizeof(newtio));// 忽略调制解调器线路状态 | 使用接受器newtio.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);  /* 清空数据位的值 */newtio.c_cflag &= ~CSIZE;newtio.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);/* 关闭处理后输出 */newtio.c_oflag &= ~OPOST;/* 设置数据位 */switch(nBits){case 5:newtio.c_cflag |= CS5;break;case 6:newtio.c_cflag |= CS6;break;case 7:newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8:newtio.c_cflag |= CS8;break;default:newtio.c_cflag |= CS8;break;}/* 设置校验位 */switch(nEvent){case 'O':                 newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag |= PARODD;newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);break;case 'E':                  newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag &= ~PARODD;break;case 'N':                   newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;case 'S':                  newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;default:newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;}bSpeed = getBaudrate(nSpeed);cfsetispeed(&newtio, bSpeed);cfsetospeed(&newtio, bSpeed);/* 设置停止位 */switch (nStop){case 1 :newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;break;case 2 :newtio.c_cflag |= CSTOPB;break;default:newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;break;}/*下面两句代码就是核心部分:先来了解一种情况,比如a发送给b 64个字节的数据,正常情况下我们都希望b一次性收完,但是实际情况不可能是一次收完的,b都会断断续续的收到;下面这两句代码就是为了防止上面的这种情况发生,希望b会"等一下",等待a发完,但是假如b等了,a又不发了这样就很难受了,所以如下2个参数就是为了防止这种情况发生;c_cc[VTIME] = 3;c_cc[VMIN] = 64;首先read是会阻塞的;64的意思是最小要读取到64个字节才返回,否则阻塞在read函数上;3的意思就是假如在3*100ms内收不到64个字节,就强制返回,解除read阻塞;其实这两个参数还有其他含义,比如:newtio.c_cc[VTIME]   = 0;newtio.c_cc[VMIN]  = 64;代表的意思是: 首先read是会阻塞的;死等,必须等到64个字节再返回,没有接受超时时间;newtio.c_cc[VTIME]   = 0;newtio.c_cc[VMIN]  = 0;代表的意思是:首先read是不会阻塞的;收不到就算了,read是不阻塞的;newtio.c_cc[VTIME]    = 4;newtio.c_cc[VMIN]  = 0;*/newtio.c_cc[VTIME]   = 3;newtio.c_cc[VMIN]  = 64;tcflush(fd, TCIOFLUSH); //清空缓冲区if((tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio)) != 0){ //把newtio的属性设置到当前的控制台return -1;}return 0;
}int open_port(int fd, char *path)
{/*O_NOCTTY: 不要把它当成串口控制台,因为它是通信串口,不是调试串口 O_NDELAY: 不要阻塞*/fd = open(path, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);  if (fd < 0){perror("open_oprt failed");return(-1);}DEBUG("fcntl: %d\n", fcntl(fd, F_SETFL, 0));  //再重新设置成非阻塞,保险return fd;
}/*path_utf: 串口驱动节点,nuc972的驱动节点是/dev/ttyS*,不是所有的板子都叫ttySAC*,有的叫ttyO*,ttyS*,ttyAMA*等等baud: 波特率,比如9600,115200等databits:数据位,只有5,6,7,8parity_utf: 校验位,只有'O','E','N','S'stopbits: 停止位,只有1, 1.5, 2例如:char a = 'O';OpenSerialPort("/dev/ttySAC2", 115200, 8, &a, 1);*/
int OpenSerialPort(char *path_utf, int baud, int databits, char *parity_utf, int stopbits)
{int fd, result;fd = open_port(fd, path_utf);result = set_opt(fd, baud, databits, parity_utf[0], stopbits);if(result < 0){close(fd);return result;}return fd;
}/* 注意,不要在子线程里scanf或者fgets     */
void *read_thread(void *args)
{char buf[64];while(1){memset(buf, 0 ,sizeof(buf));read(g_fd, buf, sizeof(buf));printf("recv=%s\n", buf);}
}int main(int argc, char **argv)
{char buf[64];char cmd[64]="hahahaha";pthread_t tid;g_fd = OpenSerialPort(argv[1], 9600, 8, "N", 1);pthread_create(&tid, NULL, read_thread, NULL);while(1){write(g_fd, cmd, strlen(cmd));sleep(1);}return 0;
}