芯耀
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6.4??嵌入式Linux串口應(yīng)用編程
6.4.1??串口概述
常見的數(shù)據(jù)通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種。
n 并行通信是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個字數(shù)據(jù)的各比特位同時傳送。它的特點是傳輸速度快，適用于傳輸距離短且傳輸速度較高的通信。
n 串行通信是指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)以比特位為單位順序傳送。特點是通信線路簡單，利用簡單的線纜就可實現(xiàn)通信，降低成本，適用于傳輸距離長且傳輸速度較慢的通信。
串口是計算機一種常用的接口，常用的串口有RS-232-C接口。它是于1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標準，它的全稱是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”。該標準規(guī)定采用一個DB25芯引腳的連接器或9芯引腳的連接器，其中25芯引腳的連接器如圖6.3所示。
圖6.3??25引腳串行接口圖
S3C2410X內(nèi)部具有兩個獨立的UART控制器，每個控制器都可以工作在Interrupt（中斷）模式或者DMA（直接存儲訪問）模式。同時，每個UART均具有16字節(jié)的FIFO（先入先出寄存器），支持的最高波特率可達到230.4Kbps。UART的操作主要可分為以下幾個部分：數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、產(chǎn)生中斷、設(shè)置波特率、Loopback模式、紅外模式以及硬軟流控模式。
串口參數(shù)的配置讀者在配置超級終端和minicom時也已經(jīng)接觸過，一般包括波特率、起始位比特數(shù)、數(shù)據(jù)位比特數(shù)、停止位比特數(shù)和流控模式。在此，可以將其配置為波特率115200、起始位1b、數(shù)據(jù)位8b、停止位1b和無流控模式。
在Linux中，所有的設(shè)備文件一般都位于“/dev”下，其中串口1和串口2對應(yīng)的設(shè)備名依次為“/dev/ttyS0”和“/dev/ttyS1”，而且USB轉(zhuǎn)串口的設(shè)備名通常為“/dev/ttyUSB0”和“/dev/ttyUSB1”（因版本不同該設(shè)備名會有所不同），可以查看在“/dev”下的文件以確認。在本章中已經(jīng)提到過，在Linux下對設(shè)備的操作方法與對文件的操作方法是一樣的，因此，對串口的讀寫就可以使用簡單的read()、write()函數(shù)來完成，所不同的只是需要對串口的其他參數(shù)另做配置，下面就來詳細講解串口應(yīng)用開發(fā)的步驟。
6.4.2??串口設(shè)置詳解
串口的設(shè)置主要是設(shè)置struct?termios結(jié)構(gòu)體的各成員值，如下所示：
＃include<termios.h>
struct?termios
{??????
?????unsigned?short??c_iflag;?????????/*?輸入模式標志?*/
?????unsigned?short??c_oflag;?????????/*?輸出模式標志?*/
?????unsigned?short??c_cflag;?????????/*?控制模式標志*/
?????unsigned?short??c_lflag;?????????/*?本地模式標志?*/
?????unsigned?char??c_line;???????????/*?線路規(guī)程?*/
?????unsigned?char??c_cc[NCC];???????/*?控制特性?*/
?????speed_t????c_ispeed;????????????/*?輸入速度?*/
?????speed_t????c_ospeed;????????????/*?輸出速度?*/
};
termios是在POSIX規(guī)范中定義的標準接口，表示終端設(shè)備（包括虛擬終端、串口等）?？谑且环N終端設(shè)備，一般通過終端編程接口對其進行配置和控制。在具體講解串口相關(guān)編程之前，先了解一下終端相關(guān)知識。
終端有3種工作模式，分別為規(guī)范模式（canonical?mode）、非規(guī)范模式（non-canonical?mode）和原始模式（raw?mode）。
通過在termios結(jié)構(gòu)的c_lflag中設(shè)置ICANNON標志來定義終端是以規(guī)范模式（設(shè)置ICANNON標志）還是以非規(guī)范模式（清除ICANNON標志）工作，默認情況為規(guī)范模式。
在規(guī)范模式下，所有的輸入是基于行進行處理。在用戶輸入一個行結(jié)束符（回車符、EOF等）之前，系統(tǒng)調(diào)用read()函數(shù)讀不到用戶輸入的任何字符。除了EOF之外的行結(jié)束符（回車符等）與普通字符一樣會被read()函數(shù)讀取到緩沖區(qū)之中。在規(guī)范模式中，行編輯是可行的，而且一次調(diào)用read()函數(shù)最多只能讀取一行數(shù)據(jù)。如果在read()函數(shù)中被請求讀取的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)小于當(dāng)前行可讀取的字節(jié)數(shù)，則read()函數(shù)只會讀取被請求的字節(jié)數(shù)，剩下的字節(jié)下次再被讀取。
在非規(guī)范模式下，所有的輸入是即時有效的，不需要用戶另外輸入行結(jié)束符，而且不可進行行編輯。在非規(guī)范模式下，對參數(shù)MIN（c_cc[VMIN]）和TIME（c_cc[VTIME]）的設(shè)置決定read()函數(shù)的調(diào)用方式。設(shè)置可以有4種不同的情況。
n MIN?=?0和TIME?=?0：read()函數(shù)立即返回。若有可讀數(shù)據(jù)，則讀取數(shù)據(jù)并返回被讀取的字節(jié)數(shù)，否則讀取失敗并返回0。
n MIN?>?0和TIME?=?0：read()函數(shù)會被阻塞直到MIN個字節(jié)數(shù)據(jù)可被讀取。
n MIN?=?0和TIME?>?0：只要有數(shù)據(jù)可讀或者經(jīng)過TIME個十分之一秒的時間，read()函數(shù)則立即返回，返回值為被讀取的字節(jié)數(shù)。如果超時并且未讀到數(shù)據(jù)，則read()函數(shù)返回0。
n MIN?>?0和TIME?>?0：當(dāng)有MIN個字節(jié)可讀或者兩個輸入字符之間的時間間隔超過TIME個十分之一秒時，read()函數(shù)才返回。因為在輸入第一個字符之后系統(tǒng)才會啟動定時器，所以在這種情況下，read()函數(shù)至少讀取一個字節(jié)之后才返回。
按照嚴格意義來講，原始模式是一種特殊的非規(guī)范模式。在原始模式下，所有的輸入數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位被處理。在這個模式下，終端是不可回顯的，而且所有特定的終端輸入/輸出控制處理不可用。通過調(diào)用cfmakeraw()函數(shù)可以將終端設(shè)置為原始模式，而且該函數(shù)通過以下代碼可以得到實現(xiàn)。
termios_p->c_iflag?&=?~(IGNBRK?|?BRKINT?|?PARMRK?|?ISTRIP
???????????????????????????|?INLCR?|?IGNCR?|?ICRNL?|?IXON);
????termios_p->c_oflag?&=?~OPOST;
????termios_p->c_lflag?&=?~(ECHO?|?ECHONL?|?ICANON?|?ISIG?|?IEXTEN);
????termios_p->c_cflag?&=?~(CSIZE?|?PARENB);
????termios_p->c_cflag?|=?CS8;
下面講解設(shè)置串口的基本方法。設(shè)置串口中最基本的包括波特率設(shè)置，校驗位和停止位設(shè)置。在這個結(jié)構(gòu)中最為重要的是c_cflag，通過對它的賦值，用戶可以設(shè)置波特率、字符大小、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗位和硬軟流控等。另外c_iflag和c_cc也是比較常用的標志。在此主要對這3個成員進行詳細說明。c_cflag支持的常量名稱如表6.11所示。其中設(shè)置波特率宏名為相應(yīng)的波特率數(shù)值前加上‘B’，由于數(shù)值較多，本表沒有全部列出。
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表6.11 c_cflag支持的常量名稱
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CBAUD |
波特率的位掩碼 |
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B0 |
0波特率（放棄DTR） |
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… |
… |
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B1800 |
1800波特率 |
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B2400 |
2400波特率 |
續(xù)表
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B4800 |
4800波特率 |
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B9600 |
9600波特率 |
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B19200 |
19200波特率 |
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B38400 |
38400波特率 |
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B57600 |
57600波特率 |
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B115200 |
115200波特率 |
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EXTA |
外部時鐘率 |
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EXTB |
外部時鐘率 |
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CSIZE |
數(shù)據(jù)位的位掩碼 |
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CS5 |
5個數(shù)據(jù)位 |
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CS6 |
6個數(shù)據(jù)位 |
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CS7 |
7個數(shù)據(jù)位 |
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CS8 |
8個數(shù)據(jù)位 |
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CSTOPB |
2個停止位（不設(shè)則是1個停止位） |
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CREAD |
接收使能 |
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PARENB PARODD |
校驗位使能 使用奇校驗而不使用偶校驗 |
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HUPCL |
最后關(guān)閉時掛線（放棄DTR） |
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CLOCAL |
本地連接（不改變端口所有者） |
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CRTSCTS |
硬件流控 |
在這里，不能直接對c_cflag成員初始化，而要將其通過“與”、“或”操作使用其中的某些選項。輸入模式標志c_iflag用于控制端口接收端的字符輸入處理。c_iflag支持的常量名稱如表6.12所示。
表6.12 c_iflag支持的常量名稱
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INPCK |
奇偶校驗使能 |
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IGNPAR |
忽略奇偶校驗錯誤 |
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PARMRK |
奇偶校驗錯誤掩碼 |
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ISTRIP |
裁減掉第8位比特 |
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IXON |
啟動輸出軟件流控 |
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IXOFF |
啟動輸入軟件流控 |
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IXANY |
輸入任意字符可以重新啟動輸出（默認為輸入起始字符才重啟輸出） |
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IGNBRK |
忽略輸入終止條件 |
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BRKINT |
當(dāng)檢測到輸入終止條件時發(fā)送SIGINT信號 |
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INLCR |
將接收到的NL（換行符）轉(zhuǎn)換為CR（回車符） |
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IGNCR |
忽略接收到的CR（回車符） |
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ICRNL |
將接收到的CR（回車符）轉(zhuǎn)換為NL（換行符） |
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IUCLC |
將接收到的大寫字符映射為小寫字符 |
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IMAXBEL |
當(dāng)輸入隊列滿時響鈴 |
c_oflag用于控制終端端口發(fā)送出去的字符處理，c_oflag支持的常量名稱如表6.12所示。因為現(xiàn)在終端的速度比以前快得多，所以大部分延時掩碼幾乎沒什么用途。
表6.13 c_oflag支持的常量名稱
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OPOST |
啟用輸出處理功能，如果不設(shè)置該標志，則其他標志都被忽略 |
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OLCUC |
將輸出中的大寫字符轉(zhuǎn)換成小寫字符 |
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ONLCR |
將輸出中的換行符（‘n’）轉(zhuǎn)換成回車符（‘r’） |
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ONOCR |
如果當(dāng)前列號為0，則不輸出回車符 |
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OCRNL |
將輸出中的回車符（‘r’）轉(zhuǎn)換成換行符（‘n’） |
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ONLRET |
不輸出回車符 |
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OFILL |
發(fā)送填充字符以提供延時 |
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OFDEL |
如果設(shè)置該標志，則表示填充字符為DEL字符，否則為NUL字符 |
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NLDLY |
換行延時掩碼 |
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CRDLY |
回車延時掩碼 |
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TABDLY |
制表符延時掩碼 |
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BSDLY |
水平退格符延時掩碼 |
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VTDLY |
垂直退格符延時掩碼 |
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FFLDY |
換頁符延時掩碼 |
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c_lflag用于控制控制終端的本地數(shù)據(jù)處理和工作模式，c_lflag所支持的常量名稱如表6.14所示。
表6.14 c_lflag支持的常量名稱
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ISIG |
若收到信號字符（INTR、QUIT等），則會產(chǎn)生相應(yīng)的信號 |
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ICANON |
啟用規(guī)范模式 |
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ECHO |
啟用本地回顯功能 |
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ECHOE |
若設(shè)置ICANON，則允許退格操作 |
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ECHOK |
若設(shè)置ICANON，則KILL字符會刪除當(dāng)前行 |
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ECHONL |
若設(shè)置ICANON，則允許回顯換行符 |
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ECHOCTL |
若設(shè)置ECHO，則控制字符（制表符、換行符等）會顯示成“^X”，其中X的ASCII碼等于給相應(yīng)控制字符的ASCII碼加上0x40。例如：退格字符（0x08）會顯示為“^H”（’H’的ASCII碼為0x48） |
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ECHOPRT |
若設(shè)置ICANON和IECHO，則刪除字符（退格符等）和被刪除的字符都會被顯示 |
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ECHOKE |
若設(shè)置ICANON，則允許回顯在ECHOE和ECHOPRT中設(shè)定的KILL字符 |
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NOFLSH |
在通常情況下，當(dāng)接收到INTR、QUIT和SUSP控制字符時，會清空輸入和輸出隊列。如果設(shè)置該標志，則所有的隊列不會被清空 |
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TOSTOP |
若一個后臺進程試圖向它的控制終端進行寫操作，則系統(tǒng)向該后臺進程的進程組發(fā)送SIGTTOU信號。該信號通常終止進程的執(zhí)行 |
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IEXTEN |
啟用輸入處理功能 |
c_cc定義特殊控制特性。c_cc所支持的常量名稱如表6.13所示。
表6.13 c_cc支持的常量名稱
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VINTR |
中斷控制字符，對應(yīng)鍵為CTRL+C |
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VQUIT |
退出操作符，對應(yīng)鍵為CRTL+Z |
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VERASE |
刪除操作符，對應(yīng)鍵為Backspace（BS） |
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VKILL |
刪除行符，對應(yīng)鍵為CTRL+U |
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VEOF |
文件結(jié)尾符，對應(yīng)鍵為CTRL+D |
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VEOL |
附加行結(jié)尾符，對應(yīng)鍵為Carriage?return（CR） |
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VEOL2 |
第二行結(jié)尾符，對應(yīng)鍵為Line?feed（LF） |
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VMIN |
指定最少讀取的字符數(shù) |
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VTIME |
指定讀取的每個字符之間的超時時間 |
下面就詳細講解設(shè)置串口屬性的基本流程。
1．保存原先串口配置
首先，為了安全起見和以后調(diào)試程序方便，可以先保存原先串口的配置，在這里可以使用函數(shù)tcgetattr(fd,?&old_cfg)。該函數(shù)得到fd指向的終端的配置參數(shù)，并將它們保存于termios結(jié)構(gòu)變量old_cfg中。該函數(shù)還可以測試配置是否正確、該串口是否可用等。若調(diào)用成功，函數(shù)返回值為0，若調(diào)用失敗，函數(shù)返回值為-1，其使用如下所示：
if??(tcgetattr(fd,?&old_cfg)??!=??0)?
{
?????perror("tcgetattr");
?????return?-1;
}
2．激活選項
CLOCAL和CREAD分別用于本地連接和接受使能，因此，首先要通過位掩碼的方式激活這兩個選項。
newtio.c_cflag??|=??CLOCAL?|?CREAD;
調(diào)用cfmakeraw()函數(shù)可以將終端設(shè)置為原始模式，在后面的實例中，采用原始模式進行串口數(shù)據(jù)通信。
cfmakeraw(&new_cfg);
3．設(shè)置波特率
設(shè)置波特率有專門的函數(shù)，用戶不能直接通過位掩碼來操作。設(shè)置波特率的主要函數(shù)有：cfsetispeed()和cfsetospeed()。這兩個函數(shù)的使用很簡單，如下所示：
cfsetispeed(&new_cfg,?B115200);
cfsetospeed(&new_cfg,?B115200);
一般地，用戶需將終端的輸入和輸出波特率設(shè)置成一樣的。這幾個函數(shù)在成功時返回0，失敗時返回-1。
4．設(shè)置字符大小
與設(shè)置波特率不同，設(shè)置字符大小并沒有現(xiàn)成可用的函數(shù)，需要用位掩碼。一般首先去除數(shù)據(jù)位中的位掩碼，再重新按要求設(shè)置。如下所示：
new_cfg.c_cflag?&=?~CSIZE;?/*?用數(shù)據(jù)位掩碼清空數(shù)據(jù)位設(shè)置?*/
new_cfg.c_cflag?|=?CS8;
5．設(shè)置奇偶校驗位
設(shè)置奇偶校驗位需要用到termios中的兩個成員：c_cflag和c_iflag。首先要激活c_cflag中的校驗位使能標志PARENB和是否要進行偶校驗，同時還要激活c_iflag中的對于輸入數(shù)據(jù)的奇偶校驗使能（INPCK）。如使能奇校驗時，代碼如下所示：?
new_cfg.c_cflag?|=?(PARODD?|?PARENB);?
new_cfg.c_iflag?|=?INPCK;
而使能偶校驗時，代碼如下所示：
new_cfg.c_cflag?|=?PARENB;
new_cfg.c_cflag?&=?~PARODD;???/*?清除偶校驗標志，則配置為奇校驗*/
new_cfg.c_iflag?|=?INPCK;
6．設(shè)置停止位
設(shè)置停止位是通過激活c_cflag中的CSTOPB而實現(xiàn)的。若停止位為一個，則清除CSTOPB，若停止位為兩個，則激活CSTOPB。以下分別是停止位為一個和兩個比特時的代碼：
new_cfg.c_cflag?&=??~CSTOPB;???/*?將停止位設(shè)置為一個比特?*/
new_cfg.c_cflag?|=??CSTOPB;????????/*?將停止位設(shè)置為兩個比特?*/
7．設(shè)置最少字符和等待時間
在對接收字符和等待時間沒有特別要求的情況下，可以將其設(shè)置為0，則在任何情況下read()函數(shù)立即返回，如下所示：
new_cfg.c_cc[VTIME]??=?0;
new_cfg.c_cc[VMIN]?=?0;
8．清除串口緩沖
由于串口在重新設(shè)置之后，需要對當(dāng)前的串口設(shè)備進行適當(dāng)?shù)奶幚?，這時就可調(diào)用在<termios.h>中聲明的tcdrain()、tcflow()、tcflush()等函數(shù)來處理目前串口緩沖中的數(shù)據(jù)，它們的格式如下所示。
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_始輸出?*/
int?tcflush(int?fd,?int?queue_selector);?/*?用于清空輸入/輸出緩沖區(qū)*/
?
在本實例中使用tcflush()函數(shù)，對于在緩沖區(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)，其處理方法取決于queue_selector的值，它可能的取值有以下幾種。
n TCIFLUSH：對接收到而未被讀取的數(shù)據(jù)進行清空處理。
n TCOFLUSH：對尚未傳送成功的輸出數(shù)據(jù)進行清空處理。
n TCIOFLUSH：包括前兩種功能，即對尚未處理的輸入輸出數(shù)據(jù)進行清空處理。
如在本例中所采用的是第一種方法：
tcflush(fd,?TCIFLUSH);
9．激活配置
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。這里用到的函數(shù)是tcsetattr()，它的函數(shù)原型是：
tcsetattr(int?fd,?int?optional_actions,?const?struct?termios?*termios_p);
其中參數(shù)termios_p是termios類型的新配置變量。
參數(shù)optional_actions可能的取值有以下3種：
n TCSANOW：配置的修改立即生效。
n TCSADRAIN：配置的修改在所有寫入fd的輸出都傳輸完畢之后生效。
n TCSAFLUSH：所有已接受但未讀入的輸入都將在修改生效之前被丟棄。
該函數(shù)若調(diào)用成功則返回0，若失敗則返回-1，代碼如下所示：
if?((tcsetattr(fd,?TCSANOW,?&new_cfg))?!=?0)
{
?????perror("tcsetattr");
?????return?-1;
}
下面給出了串口配置的完整函數(shù)。通常，為了函數(shù)的通用性，通常將常用的選項都在函數(shù)中列出，這樣可以大大方便以后用戶的調(diào)試使用。該設(shè)置函數(shù)如下所示：
int?set_com_config(int?fd,int?baud_rate,?
???????????????????????int?data_bits,?char?parity,?int?stop_bits)
{
?????struct?termios?new_cfg,old_cfg;
?????int?speed;
?????/*保存并測試現(xiàn)有串口參數(shù)設(shè)置，在這里如果串口號等出錯，會有相關(guān)的出錯信息*/
?????if??(tcgetattr(fd,?&old_cfg)??!=??0)?
?????{
??????????perror("tcgetattr");
??????????return?-1;
?????}
?????/*?設(shè)置字符大小*/
?????new_cfg?=?old_cfg;
?????cfmakeraw(&new_cfg);?/*?配置為原始模式?*/
?????new_cfg.c_cflag?&=?~CSIZE;
?????/*設(shè)置波特率*/
?????switch?(baud_rate)
?????{
??????????case?2400:
??????????{
???????????????speed?=?B2400;
??????????}
??????????break;
??????????case?4800:
??????????{
???????????????speed?=?B4800;
??????????}
??????????break;
??????????case?9600:
?????{
???????????????speed?=?B9600;
??????????}
??????????break;
??????????case?19200:
??????????{
?????????????speed?=?B19200;
?????}
??????????break;
??????????case?38400:
??????????{
??????????????speed?=?B38400;
??????????}
??????????break;
??????????default:
??????????case?115200:
??????????{
??????????speed?=?B115200;
??????????}
??????????break;
?????}
?????cfsetispeed(&new_cfg,?speed);
?????cfsetospeed(&new_cfg,?speed);
?????/*設(shè)置停止位*/
?????switch?(data_bits)
?????{
??????????case?7:
??????????{
???????????????new_cfg.c_cflag?|=?CS7;
??????????}
??????????break;
??????????default:
??????????case?8:
??????????{
?????????????new_cfg.c_cflag?|=?CS8;
??????????}
??????????break;
?????}
?????
?????/*設(shè)置奇偶校驗位*/
?????switch?(parity)
?????{
??????????default:
??????????case?'n':
??????????case?'N':
??????????{
??????????????new_cfg.c_cflag?&=?~PARENB;???
??????????????new_cfg.c_iflag?&=?~INPCK;????
??????????}
??????????break;
??????????case?'o':
??????????case?'O':
??????????{
??????????????new_cfg.c_cflag?|=?(PARODD?|?PARENB);
??????????????new_cfg.c_iflag?|=?INPCK;????????????
??????????}
??????????break;
??????????case?'e':
??????????case?'E':
??????????{
??????????????new_cfg.c_cflag?|=?PARENB;??
??????????????new_cfg.c_cflag?&=?~PARODD;?
??????????????new_cfg.c_iflag?|=?INPCK;???
??????????}
??????????break;
??????????case?'s':??/*as?no?parity*/
??????????case?'S':
??????????{
??????????new_cfg.c_cflag?&=?~PARENB;
??????????new_cfg.c_cflag?&=?~CSTOPB;
??????????}
??????????break;
?????}
??????????
?????/*設(shè)置停止位*/
?????switch?(stop_bits)
?????{
??????????default:
??????????case?1:
??????????{
??????????????new_cfg.c_cflag?&=??~CSTOPB;
??????????}
??????????break;
??????????case?2:
??????????{
??????????????new_cfg.c_cflag?|=?CSTOPB;
??????????}
?????}
?????
?????/*設(shè)置等待時間和最小接收字符*/
?????new_cfg.c_cc[VTIME]??=?0;
?????new_cfg.c_cc[VMIN]?=?1;
?????
?????/*處理未接收字符*/
?????tcflush(fd,?TCIFLUSH);
?????/*激活新配置*/
?????if?((tcsetattr(fd,?TCSANOW,?&new_cfg))?!=?0)
?????{
??????????perror("tcsetattr");
??????????return?-1;
?????}?????
?????return?0;
}
?
6.4.3??串口使用詳解
在配置完串口的相關(guān)屬性后，就可以對串口進行打開和讀寫操作了。它所使用的函數(shù)和普通文件的讀寫函數(shù)一樣，都是open()、write()和read()。它們之間的區(qū)別的只是串口是一個終端設(shè)備，因此在選擇函數(shù)的具體參數(shù)時會有一些區(qū)別。另外，這里會用到一些附加的函數(shù)，用于測試終端設(shè)備的連接情況等。下面將對其進行具體講解。
1．打開串口
打開串口和打開普通文件一樣，都是使用open()函數(shù)，如下所示：
fd?=?open(?"/dev/ttyS0",?O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
可以看到，這里除了普通的讀寫參數(shù)外，還有兩個參數(shù)O_NOCTTY和O_NDELAY。
n O_NOCTTY標志用于通知Linux系統(tǒng)，該參數(shù)不會使打開的文件成為這個進程的控制終端。如果沒有指定這個標志，那么任何一個輸入（諸如鍵盤中止信號等）都將會影響用戶的進程。
n O_NDELAY標志通知Linux系統(tǒng)，這個程序不關(guān)心DCD信號線所處的狀態(tài)（端口的另一端是否激活或者停止）。如果用戶指定了這個標志，則進程將會一直處在睡眠狀態(tài)，直到DCD信號線被激活。
接下來可恢復(fù)串口的狀態(tài)為阻塞狀態(tài)，用于等待串口數(shù)據(jù)的讀入，可用fcntl()函數(shù)實現(xiàn)，如下所示：
fcntl(fd,?F_SETFL,?0);
再接著可以測試打開文件描述符是否連接到一個終端設(shè)備，以進一步確認串口是否正確打開，如下所示：
isatty(STDIN_FILENO);
該函數(shù)調(diào)用成功則返回0，若失敗則返回-1。
這時，一個串口就已經(jīng)成功打開了。接下來就可以對這個串口進行讀和寫操作。下面給出了一個完整的打開串口的函數(shù)，同樣考慮到了各種不同的情況。程序如下所示：
/*打開串口函數(shù)*/
int?open_port(int?com_port)
{
?????int?fd;
#if?(COM_TYPE?==?GNR_COM)??/*?使用普通串口?*/
?????char?*dev[]?=?{"/dev/ttyS0",?"/dev/ttyS1",?"/dev/ttyS2"};
#else?/*?使用USB轉(zhuǎn)串口?*/
?????char?*dev[]?=?{"/dev/ttyUSB0",?"/dev/ttyUSB1",?"/dev/ttyUSB2"};
#endif
?????if?((com_port?<?0)?||?(com_port?>?MAX_COM_NUM))
?????{
??????????return?-1;
?????}
?????/*?打開串口?*/
?????fd?=?open(dev[com_port?-?1],?O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
?????if?(fd?<?0)
?????{
??????????????perror("open?serial?port");
??????????????return(-1);
?????}
?????
?????/*恢復(fù)串口為阻塞狀態(tài)*/
?????if?(fcntl(fd,?F_SETFL,?0)?<?0)
?????{
??????????perror("fcntl?F_SETFLn");
?????}
?????
?????/*測試是否為終端設(shè)備*/
?????if?(isatty(STDIN_FILENO)?==?0)
?????{
??????????perror("standard?input?is?not?a?terminal?device");
?????}?????
?????return?fd;
}
2．讀寫串口
讀寫串口操作和讀寫普通文件一樣，使用read()和write()函數(shù)即可，如下所示：
write(fd,?buff,?strlen(buff));
read(fd,?buff,?BUFFER_SIZE);
下面兩個實例給出了串口讀和寫的兩個程序，其中用到前面所講述的open_port()和set_com_config?()函數(shù)。寫串口的程序?qū)⒃谒拗鳈C上運行，讀串口的程序?qū)⒃谀繕税迳线\行。
寫串口的程序如下所示。
/*?com_writer.c?*/
#include?<stdio.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<string.h>
#include?<sys/types.h>
#include?<sys/stat.h>
#include?<errno.h>
#include?"uart_api.h"
int?main(void)?
{
?????int?fd;
?????char?buff[BUFFER_SIZE];
?????if((fd?=?open_port(HOST_COM_PORT))?<?0)?/*?打開串口?*/
?????{
??????????perror("open_port");
??????????return?1;
?????}
?????
?????if(set_com_config(fd,?115200,?8,?'N',?1)?<?0)?/*?配置串口?*/
?????{
??????????perror("set_com_config");
??????????return?1;
?????}
?????
?????do
?????{
??????????printf("Input?some?words(enter?'quit'?to?exit):");
??????????memset(buff,?0,?BUFFER_SIZE);
??????????if?(fgets(buff,?BUFFER_SIZE,?stdin)?==?NULL)
??????????{
??????????????perror("fgets");
??????????????break;
??????????}
??????????write(fd,?buff,?strlen(buff));
?????}?while(strncmp(buff,?"quit",?4));
?????close(fd);
?????return?0;
}
讀串口的程序如下所示：
/*?com_reader.c?*/
#include?<stdio.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<string.h>
#include?<sys/types.h>
#include?<sys/stat.h>
#include?<errno.h>
#include?"uart_api.h"
int?main(void)?
{
?????int?fd;
?????char?buff[BUFFER_SIZE];
?????
?????if((fd?=?open_port(TARGET_COM_PORT))?<?0)?/*?打開串口?*/
?????{
??????????perror("open_port");
??????????return?1;
?????}
?????
?????if(set_com_config(fd,?115200,?8,?'N',?1)?<?0)?/*?配置串口?*/
?????{
??????????perror("set_com_config");
??????????return?1;
?????}
?????
?????do
?????{
??????????memset(buff,?0,?BUFFER_SIZE);
??????????if?(read(fd,?buff,?BUFFER_SIZE)?>?0)
??????????{
??????????????printf("The?received?words?are?:?%s",?buff);
??????????}
?????}?while(strncmp(buff,?"quit",?4));
?????close(fd);
?????return?0;
}
在宿主機上運行寫串口的程序，而在目標板上運行讀串口的程序，運行結(jié)果如下所示。
/*?宿主機?，寫串口*/
$?./com_writer?
Input?some?words(enter?'quit'?to?exit):hello,?Reader!
Input?some?words(enter?'quit'?to?exit):I'm?Writer!
Input?some?words(enter?'quit'?to?exit):This?is?a?serial?port?testing?program.
Input?some?words(enter?'quit'?to?exit):quit
/*?目標板?，讀串口*/
$?./com_reader?
The?received?words?are?:?hello,?Reader!
The?received?words?are?:?I'm?Writer!
The?received?words?are?:?This?is?a?serial?port?testing?program.
The?received?words?are?:?quit
另外，讀者還可以考慮一下如何使用select()函數(shù)實現(xiàn)串口的非阻塞讀寫，具體實例會在本章的后面的實驗中給出。
