linux下实现串口通讯

来源：互联网发布：艾滋病感染概率知乎编辑：程序博客网时间：2024/06/05 05:36

1、关键结构体

（1）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*/
                };

              （一）c_iflag 标志常量：
                Input mode ( 输入模式)

                input mode可以在输入值传给程序之前控制其处理的方式。
                其中输入值可能是由序列埠或键盘的终端驱动程序所接收到的字元。


                我们可以利用termios结构的c_iflag的标志来加以控制，其定义的方式皆以OR来加
                以组合。


                      *
                              * IGNBRK ：忽略输入中的 BREAK 状态。（忽略命令行中的中
                                断）
                              * BRKINT ：（命令行出现中断时，可产生一插断）如果设置了
                                IGNBRK，将忽略 BREAK。如果没有设置，但是设置了 BRKINT，
                                那么 BREAK 将使得输入和输出队列被刷新，如果终端是一个前
                                台进程组的控制终端，这个进程组中所有进程将收到 SIGINT 信
                                号。如果既未设置 IGNBRK 也未设置 BRKINT，BREAK 将视为与
                                NUL 字符同义，除非设置了 PARMRK，这种情况下它被视为序列
                                377  。
                              * IGNPAR ：忽略桢错误和奇偶校验错。
                              * PARMRK ：如果没有设置 IGNPAR，在有奇偶校验错或桢错误的字
                                符前插入 377 。如果既没有设置 IGNPAR 也没有设置
                                PARMRK，将有奇偶校验错或桢错误的字符视为 。
                              * INPCK ：启用输入奇偶检测。
                              * ISTRIP ：去掉第八位。
                              * INLCR :将输入中的 NL 翻译为 CR。（将收到的换行符号转换
                                为Return）
                              * IGNCR :忽略输入中的回车。
                              * ICRNL :将输入中的回车翻译为新行 (除非设置了 IGNCR)(否则
                                当输入信号有 CR 时不会终止输入)。
                              * IUCLC :(不属于 POSIX) 将输入中的大写字母映射为小写字
                                母。
                              * IXON :启用输出的 XON/XOFF 流控制。
                              * IXANY :(不属于 POSIX.1；XSI) 允许任何字符来重新开始输
                                出。(?)
                              * IXOFF :启用输入的 XON/XOFF 流控制。
                              * IMAXBEL:(不属于 POSIX) 当输入队列满时响零。Linux 没有实
                                现这一位，总是将它视为已设置。

               (二) c_oflag 标志常量：Output mode ( 输出模式)
                Output mode主要负责控制输出字元的处理方式。输出字元在传送到序列埠或显示
                器之前是如何被程序来处理。
                输出模式是利用termios结构的c_oflag的标志来加以控制，其定义的方式皆以OR来
                加以组合。
                      *
                              * OPOST ：启用具体实现自行定义的输出处理。
                              * OLCUC ：(不属于 POSIX) 将输出中的小写字母映射为大写字
                                母。
                              * ONLCR ：(XSI) 将输出中的新行符映射为回车-换行。
                              * OCRNL ：将输出中的回车映射为新行符
                              * ONOCR ：不在第 0 列输出回车。
                              * ONLRET ：不输出回车。
                              * OFILL ：发送填充字符作为延时，而不是使用定时来延时。
                              * OFDEL ：(不属于 POSIX) 填充字符是 ASCII DEL (0177)。如果
                                不设置，填充字符则是 ASCII NUL。
                              * NLDLY ：新行延时掩码。取值为 NL0 和 NL1。
                              * CRDLY ：回车延时掩码。取值为 CR0, CR1, CR2, 或 CR3。
                              * TABDLY ：水平跳格延时掩码。取值为 TAB0, TAB1, TAB2, TAB3
                                (或 XTABS)。取值为 TAB3，即 XTABS，将扩展跳格为空格 (每
                                个跳格符填充 8 个空格)。(?)
                              * BSDLY ：回退延时掩码。取值为 BS0 或 BS1。(从来没有被实现
                                过)
                              * VTDLY ：竖直跳格延时掩码。取值为 VT0 或 VT1。
                              * FFDLY ：进表延时掩码。取值为 FF0 或 FF1。

              （三）c_cflag 标志常量：Control mode ( 控制模式)
                Control mode主要用于控制终端设备的硬件设置。利用termios结构的c_cflag的标
                志来加以控制。控制模式用在序列线连接到数据设备，也可以用在与终端设备的
                交谈。
                一般来说，改变终端设备的组态要比使用termios的控制模式来改变行(lines)的
                行为来得容易。
                      *
                              * CBAUD ：(不属于 POSIX) 波特率掩码 (4+1 位)。
                              * CBAUDEX ：(不属于 POSIX) 扩展的波特率掩码 (1 位)，包含在
                                CBAUD 中。
                              * (POSIX 规定波特率存储在 termios 结构中，并未精确指定它的
                                位置，而是提供了函数 cfgetispeed() 和 cfsetispeed() 来存
                                取它。一些系统使用 c_cflag 中 CBAUD 选择的位，其他系统使
                                用单独的变量，例如 sg_ispeed 和 sg_ospeed 。)
                              * CSIZE：字符长度掩码（传送或接收字元时用的位数）。取值为
                                CS5（传送或接收字元时用5bits）, CS6, CS7, 或 CS8。
                              * CSTOPB ：设置两个停止位，而不是一个。
                              * CREAD ：打开接受者。
                              * PARENB ：允许输出产生奇偶信息以及输入的奇偶校验（启用同
                                位产生与侦测）。
                              * PARODD ：输入和输出是奇校验（使用奇同位而非偶同位）。
                              * HUPCL ：在最后一个进程关闭设备后，降低 modem 控制线 (挂
                                断)。(?)
                              * CLOCAL ：忽略 modem 控制线。
                              * LOBLK :(不属于 POSIX) 从非当前 shell 层阻塞输出(用于
                                shl )。(?)
                              * CIBAUD :(不属于 POSIX) 输入速度的掩码。CIBAUD 各位的值与
                                CBAUD 各位相同，左移了 IBSHIFT 位。
                              * CRTSCTS :(不属于 POSIX) 启用 RTS/CTS (硬件) 流控制。

2、串口通讯的关键函数

（1）tcgetattr

                        1.原型
                        int tcgetattr(int fd,struct termois & termios_p);
                        2.功能
                        取得终端介质（fd）初始值，并把其值赋给temios_p;函数可以从后台进
                        程中调用；但是，终端属性可能被后来的前台进程所改变。

（2）tcflush

tcflush函数刷清（扔掉）输入缓存（终端驱动法度已接管到，但用户法度尚未读）或输出缓存（用户法度已经写，但尚未发送）.

  int tcflush（int filedes，int quene）
  quene数该当是下列三个常数之一:
    *TCIFLUSH 刷清输入队列
    *TCOFLUSH 刷清输出队列
    *TCIOFLUSH 刷清输入、输出队列

（3）tcsetattr

                     1.原型
                        int tcsetattr(int fd,int actions,const struct    termios
                        *termios_p);
                        2.功能
                        设置与终端相关的参数 (除非需要底层支持却无法满足)，使用
                        termios_p 引用的 termios 结构。optional_actions （tcsetattr函数
                        的第二个参数）指定了什么时候改变会起作用：
                              * TCSANOW：改变立即发生
                              * TCSADRAIN：改变在所有写入 fd 的输出都被传输后生效。这个
                                函数应当用于修改影响输出的参数时使用。(当前输出完成时将
                                值改变)
                              * TCSAFLUSH ：改变在所有写入 fd 引用的对象的输出都被传输后
                                生效，所有已接受但未读入的输入都在改变发生前丢弃(同
                                TCSADRAIN，但会舍弃当前所有值)。

3、串口通讯波特率设置

波特率的设置定义在<asm/termbits.h>，其包含在头文件<termios.h>里。

常用的波特率常数如下：
B0   ----- 0             B1800   ----- 1800
B50 ----- 50            B2400   ----- 2400
B75 ----- 75            B4800   ----- 4800
B110 ----- 110           B9600   ----- 9600
B134 ----- 134.5         B19200 ----- 19200
B200 ----- 200           B38400 ----- 38400
B300 ----- 300           B57600 ----- 57600
B600 ----- 600           B76800 ----- 76800
B1200----- 1200          B115200 ----- 115200

假定程序中想要设置通讯的波特率，使用cfsetispeed( )和cfsetospeed( )函数来操作，获取波特率信息是通过cfgetispeed（）和cfgetospeed（）函数来完成的。比如可以这样来指定串口通讯的波特率：

＃i nclude <stdio.h> //头文件定义

.......

struct termios opt； /*定义指向termios 结构类型的指针opt*/

/***************以下设置通讯波特率****************/

cfsetispeed(&opt，B115200 )； /*指定输入波特率，115200bps*/

cfsetospeed(&opt，B115200)；/*指定输出波特率，115200bps*/

/************************************************/

..........

一般来说，输入、输出的波特率应该是一致的。

3、代码实现

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/time.h>

#include <termios.h>

#include "serial_comm.h"

int OpenDev(void)
{
int fd = -1;
printf("%s\n", SERIAL_DEV);
fd = open(SERIAL_DEV, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);

if ( -1 == fd)
{
printf("%s, %d, open failed\n", __FUNCTION__, __LINE__);
return -1;
}
printf("%s, fd = %d\n", SERIAL_DEV, fd);
return fd;
}

int SetSerialParam(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{

struct termios options;

if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) {

printf("%s, %d, tcgetattr failed\n", __FUNCTION__, __LINE__);

return -1;

}

         cfsetispeed(&options, B115200);
         cfsetospeed(&options, B115200);

options.c_cflag &= ~CSIZE;

options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/

options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/

switch (databits) /*设置数据位数*/

       {
        case 7:
               options.c_cflag |= CS7;
               break;

        case 8:
          printf("%s, %d, 8bit\n", __FUNCTION__, __LINE__);
               options.c_cflag |= CS8;
               break;

default:

fprintf(stderr,"Unsupported data size/n");
return -1;

}

switch (parity)

{
        case 'n':
        case 'N':
               options.c_cflag &= ~PARENB;   /* Clear parity enable */
               options.c_iflag &= ~INPCK;     /* Enable parity checking */
      printf("%s, %d, no parity\n", __FUNCTION__, __LINE__);
               break;

        case 'o':
        case 'O':
               options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* 设置为奇效验*/
               options.c_iflag |= INPCK;             /* Disnable parity checking */
               break;

        case 'e':
        case 'E':
               options.c_cflag |= PARENB;     /* Enable parity */
               options.c_cflag &= ~PARODD;   /* 转换为偶效验*/
               options.c_iflag |= INPCK;       /* Disnable parity checking */
               break;

        case 'S':
        case 's': /*as no parity*/
           options.c_cflag &= ~PARENB;
           options.c_cflag &= ~CSTOPB;
     break;

        default:
           fprintf(stderr,"Unsupported parity/n");
          return -1;

}

/* 设置停止位*/

switch (stopbits)

{
       case 1:
       printf("%s, %d, no parity\n", __FUNCTION__, __LINE__);
              options.c_cflag &= ~CSTOPB;
              break;

       case 2:
              options.c_cflag |= CSTOPB;
          break;

       default:
       fprintf(stderr,"Unsupported stop bits/n");
       return -1;

}

/* Set input parity option */
if (parity != 'n')
options.c_iflag |= INPCK;

/*下面是设置read读的字节个数我本身用不到干掉*/
#if 0
options.c_cc[VTIME] = 0; /* 设置超时0 seconds*/

options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/
#endif
printf("%s, %d, \n", __FUNCTION__, __LINE__);

/*清空缓冲区*/
tcflush(fd,TCIFLUSH);

/*设置终端参数*/
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
       printf("%s, %d, tcsetattr failed\n", __FUNCTION__, __LINE__);
       return -1;
}
printf("%s, %d, set serial success\n", __FUNCTION__, __LINE__);

return 0;

}

int SerialSend(int fd, char *scData, int DataLen)
{
int retval = -1;
int iRelSendlen = 0,size;

if (NULL == scData || fd < 0)
{
  printf("%s, %d, Input Param Failed\n", __FUNCTION__, __LINE__);
  return -1;
}
printf("%s, %d, scData = %s, DataLen = %d\n", __FUNCTION__, __LINE__, scData, DataLen);
while (iRelSendlen != DataLen)
{
  size = write(fd, scData+iRelSendlen, DataLen-iRelSendlen);
  printf("%s, %d, size = %d\n", __FUNCTION__, __LINE__, size);
  if (size <= 0)
  {
   printf("%s, %d, Serial Send Failed\n", __FUNCTION__, __LINE__);
   break;
  }
  iRelSendlen += size;
}

return 0;
}

int SerialRead(int fd, char *Data, int DataLen, int TimeOut, unsigned long PerTimeOut)
{
struct timeval tn, ti, diff, td, timeout;
unsigned int uiReadCnt=0;
int retval,ibacklight_set_time_bak;

if (fd < 0 || !Data)
{
  return -1;
}

diff.tv_sec = TimeOut;
diff.tv_usec = 0;

gettimeofday(&tn, NULL); //获取当前时间
timeradd(&tn, &diff, &ti);

while (1)
{
  fd_set inset;
  int ireaded = 0;
  int error = -1;

  if (uiReadCnt == DataLen) {
   retval = uiReadCnt;
   break;
  }

FD_ZERO(&inset);
FD_SET(fd, &inset);

  if (!TimeOut)
   timeout.tv_sec = timeout.tv_usec = 0;
  else
  {
   gettimeofday(&tn, NULL);
   if (timercmp(&tn, &ti, >=))
   {
    printf("%s, %d, Timeout\n", __FUNCTION__, __LINE__);
    break;
   }

   diff.tv_sec = 0;
   diff.tv_usec = PerTimeOut * 1000;
   timeradd(&tn, &diff, &td);

   if (timercmp(&ti, &td, >))
    timeout = diff;
   else
    timersub(&ti, &tn, &timeout);
  }

  // 检测接收
  error = select(fd+1, &inset, NULL, NULL, &timeout);
  if (error < 0)
  { // 失败
   printf("%s, %d, select Failed\n", __FUNCTION__, __LINE__);
   break;
  }

  if (FD_ISSET(fd, &inset))
  {
   ireaded = read(fd, Data+uiReadCnt, DataLen-uiReadCnt);
   printf("%s, %d, Data = %s\n", __FUNCTION__, __LINE__, Data);
   if (ireaded < 0)
   {
    printf("%s, %d, Read Over\n", __FUNCTION__, __LINE__);
    retval = uiReadCnt;
    break;
   }
   uiReadCnt += ireaded;
  }
  else
  {
   if (uiReadCnt > 0)
   {
    printf("%s, %d, uiReadCnt = %d\n", __FUNCTION__, __LINE__, uiReadCnt);
    retval = uiReadCnt;
    break;
   }
   else if (! TimeOut)
   {
    printf("%s, %d, uiReadCnt = %d\n", __FUNCTION__, __LINE__, uiReadCnt);
    break;
   }
  }
}

return retval;
}

int SerialClose(int fd)
{
int iRet = 0;
/*先清空缓冲区，在关闭串口*/
tcflush(fd,TCIFLUSH);
iRet = close(fd);

return iRet;
}

static void *Proc_SerialRead(void *arg)
{
int fd = *(int *)arg;
printf("%s, %d, fd = %d\n", __FUNCTION__, __LINE__, fd);
while (1)
{
  char acGetData[100] = {0};
  SerialRead(fd,acGetData, sizeof(acGetData), 3, 1);
  usleep(500*1000);
  printf("%s, %d, acGetData = %s\n", __FUNCTION__, __LINE__, acGetData);
}

return (void *)0;
}

int main(void)
{
int iRet = -1;
int fd = -1;
static pthread_t  iThreadID = -1;

char *scData = "111111111122314131341313413414141341341341";

fd = OpenDev();
if (-1 == fd)
{
  printf("%s, %d, OpenDev Failed\n", __FUNCTION__, __LINE__);
  return 0;
}
printf("%s, %d, fd = %d\n", __FUNCTION__, __LINE__, fd);
iRet = SetSerialParam(fd, 8, 1, 'n');
printf("%s, %d, iRet = %d\n", __FUNCTION__, __LINE__, iRet);
if (!pthread_create(&iThreadID, NULL, Proc_SerialRead, &fd));
while(1)
{

  SerialSend(fd, scData, strlen(scData) );
  sleep(1);

}
SerialClose(fd);
return 0;
}

函数的构成模块主要有（1）打开设备（2）设置设备参数（3）读数据（4）写数据即发送数据（5）关闭设备。主函数中创建一个线程循环接收数据，主线程循环发送数据。

此代码已经编译自测过，可以正常工作。