ZLG嵌入式筆記(連載24) | “串口阻塞”你真的會(huì)用嗎？

在串口通信開(kāi)發(fā)中，數(shù)據(jù)錯(cuò)亂是常見(jiàn)問(wèn)題。本文將快速介紹串口標(biāo)志位的作用及配置方法，幫助解決數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。

這是一個(gè)真實(shí)案例，用戶反饋“串口向另外的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)送的消息會(huì)阻塞很久才會(huì)發(fā)出來(lái)，一下子出來(lái)很多數(shù)據(jù)”。經(jīng)過(guò)幫客戶檢查應(yīng)用程序源碼，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序在串口阻塞方面沒(méi)有做正確的處理，修改后解決。

? 非阻塞打開(kāi)串口

open("/dev/ttyS1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);

O_NOCTTY：如果打開(kāi)的是一個(gè)終端設(shè)備，這個(gè)程序不會(huì)成為對(duì)應(yīng)這個(gè)端口的控制終端，如果沒(méi)有該標(biāo)志，任何一個(gè)輸入，例如鍵盤中止信號(hào)等，都將影響進(jìn)程。

O_NONBLOCK：該標(biāo)志與早期使用的O_NDELAY標(biāo)志作用差不多。程序不關(guān)心DCD信號(hào)線的狀態(tài)，也就是不關(guān)心端口另一端是否已經(jīng)連接。如果不指定該標(biāo)志，進(jìn)程將一直在休眠狀態(tài)，直到DCD信號(hào)線為0。簡(jiǎn)單點(diǎn)就是以非阻塞方式打開(kāi)串口。

? 設(shè)置串口成阻塞方式

可用fcntl設(shè)置串口的阻塞/非阻塞。

1. 阻塞：fcntl(fd, F_SETFL, 0)

fcntl中的F_SETFL只可以更改標(biāo)志O_APPEND，O_NONBLOCK，O_SYNC 和 O_ASYNC；而?0?則表示清空這幾個(gè)標(biāo)志，其中O_NONBLOCK也沒(méi)了，所以就變成了阻塞。

2. 非阻塞：fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK)

檢測(cè)打開(kāi)的文件描述符是否連接到一個(gè)終端設(shè)備，進(jìn)一步確認(rèn)串口是否正確打開(kāi)。

? 獲取和設(shè)置termios

1. 獲取termios結(jié)構(gòu)體(串口屬性)

int?tcgetattr(int?fd,?struct?termios?*termptr);termptr：接收返回的termios，成功：0，失敗：-1。

2. 保存先前的串口配置

int?tcsetattr(int?fd,?int?opt,?const?struct?termios?*termptr);

3. 設(shè)置串口屬性

3.1 opt：在串口驅(qū)動(dòng)程序里有輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。在改變串口屬性時(shí)，緩沖區(qū)可能有數(shù)據(jù)存在，如何處理緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，可通過(guò)opt 參數(shù)實(shí)現(xiàn)。

TCSANOW：更改立即發(fā)生；TCSADRAIN：發(fā)送了所有輸出后更改才發(fā)生，若更改輸出參數(shù)則應(yīng)用此選項(xiàng)；TCSAFLUSH：發(fā)送了所有輸出后更改才發(fā)生，在更改發(fā)生時(shí)未讀的所有輸入數(shù)據(jù)被刪除（Flush）。

3.2 成功：0。3.2 失?。?1。

? 設(shè)置波特率

1. 設(shè)置輸入波特率

int cfsetispeed(struct termios *termptr, speed_t speed);

2.?設(shè)置輸出波特率

int cfsetospeed(struct termios *termptr, speed_t speed);

設(shè)置數(shù)據(jù)位(也稱設(shè)置字符大小)

通過(guò) c_cflag 設(shè)置。

CSIZE ? ? ? //數(shù)據(jù)位屏蔽CS5??????????//5個(gè)數(shù)據(jù)位CS6 ? ? ? ? ?//6個(gè)數(shù)據(jù)位CS7 ? ? ? ? ?//7個(gè)數(shù)據(jù)位CS8 ? ? ? ? ?//8個(gè)數(shù)據(jù)位

例如，設(shè)置串口的數(shù)據(jù)位為 8 位：

c_cflag &= ~CSIZE; ? ? ? //清除CSIZEc_cflag |= CS8; ? ? ? ? //設(shè)置CS8

? 設(shè)置奇偶校驗(yàn)位

設(shè)置串口的奇偶校驗(yàn)是在 c_cflag 設(shè)置。

PARENB ????進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。PARODD ???奇校驗(yàn)，否則為偶校驗(yàn)。

1. 無(wú)校驗(yàn)

c_cflag &= ~PARENB;

2.?偶校驗(yàn)

c_cflag |= PARENB;c_cflag &= ~PARODD;

3. 奇校驗(yàn)

c_cflag |= PARENB;c_cflag |= ~PARODD;

設(shè)置停止位

設(shè)置串口停止位是在 c_cflag 設(shè)置。1. 設(shè)置 1 位停止位

c_cflag &= ~CSTOPB; ? ? ? //清除CSTOPB標(biāo)志位

2.?設(shè)置 2 位停止位

c_cflag |= CSTOPB; ? ? ? ? ?//設(shè)置CSTOPB標(biāo)志位

? 設(shè)置最少字符和等待時(shí)間

c_cc[VTIME]?和c_cc[VMIN]?設(shè)置最少字符和等待時(shí)間，針對(duì) read 而言。如果設(shè)置為0的話，則在任何情況下read()函數(shù)立即返回：

c_cc[VTIME] = 0;c_cc[VMIN] = 0;

清除串口緩沖

由于串口在重新設(shè)置之后，需要對(duì)當(dāng)前的串口設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚ǔＪ褂胻cflush實(shí)現(xiàn)。

int tcdrain(int fd); ? ? ? ? ?//使程序阻塞，直到輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢。int tcflow(int fd, int action); ? ? ? ? ? // 用于暫?；蛑匦麻_(kāi)始輸出。int tcflush(int fd, int queue_selector); ?//用于清空輸入/輸出緩沖區(qū)。

使用tcflush()函數(shù)，對(duì)于在緩沖區(qū)中的尚未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，或者收到的，但是尚未讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。queue_selector設(shè)置：

• TCIFLUSH：?對(duì)接收到而未被讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行清空處理。TCOFLUSH：?對(duì)尚未傳送成功的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行清空處理。

TCIOFLUSH：即對(duì)尚未處理的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行清空處理。

激活選項(xiàng)

CLOCAL 和 CREAD 分別用于本地連接和接收使能。激活這兩個(gè)選項(xiàng)：

c_cflag |= CLOCAL | CREAD;

激活串口配置(屬性)

在完成全部串口配置之后，?要激活剛才的配置并使配置生效。使用屬性設(shè)置函數(shù) tcsetattr()?，前面已有其說(shuō)明。

向串口寫(xiě)數(shù)據(jù)

直接調(diào)用wtrite()即可。

從串口讀數(shù)據(jù)

調(diào)用read()讀取串口數(shù)據(jù)，但在非規(guī)范模式/原始模式下需要設(shè)置VMIN和VTIME。

VMIN：非規(guī)范模式下讀取的最小字符數(shù)。VTIME：非規(guī)范模式下讀數(shù)據(jù)時(shí)的延時(shí)，VTIME個(gè)1/10秒。

VMIN和VTIME組合有四種情況：

• VMIN=0,VTIME=0:??讀取的最少字符數(shù)為0，延時(shí)時(shí)間為0，read立即返回。VMIN>0,VTIME=0:? read阻塞到讀取VMIN個(gè)字符才返回。VMIN=0,VTIME>0:??有數(shù)據(jù)就返回，無(wú)數(shù)據(jù)等待VTIME個(gè)1/10秒返回。

VMIN>0,VTIME>0:??讀取VMIN個(gè)字符或前后兩個(gè)字符的輸入間隔超過(guò)VTIME個(gè)1/10秒后返回，因?yàn)樵谳斎氲谝粋€(gè)字符之后系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)定時(shí)器，所以在這種情況下，read至少讀取一個(gè)字符。

串口操作順序

保存原有串口屬性（可選）；設(shè)置波特率；設(shè)置激活選項(xiàng)，如c_cflag |= CLOCAL | CREAD；設(shè)置數(shù)據(jù)位大??；設(shè)置奇偶校驗(yàn)位；設(shè)置停止位；設(shè)置輸出（可選），如c_oflag=0；0是清空標(biāo)志；c_oflag&=~OPOST；設(shè)置輸入（可選）；設(shè)置c_lflag，如原始模式cfmakeraw(&termios)；設(shè)置讀取特性，c_cc[VTIME]和c_cc[VMIN]；刷新緩沖區(qū)，tcflush()；設(shè)置串口屬性，tcsetattr()。

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