epoll机制读取linux串口数据

1、基本知识

　　epoll是在2.6内核中提出的，是之前的select和poll的增强版本。相对于select和poll来说，epoll更加灵活，没有描述符限制。epoll使用一个文件描述符管理多个描述符，将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。

2、epoll接口

　　epoll操作过程需要三个接口，分别如下：

#include <sys/epoll.h>int epoll_create(int size);int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);

（1） int epoll_create(int size);
　　创建一个epoll的句柄，size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就是会占用一个fd值，在linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。

（2）int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
　　epoll的事件注册函数，它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件epoll的事件注册函数，它不同与select()是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件，而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create()的返回值，第二个参数表示动作，用三个宏来表示：
EPOLL_CTL_ADD：注册新的fd到epfd中；
EPOLL_CTL_MOD：修改已经注册的fd的监听事件；
EPOLL_CTL_DEL：从epfd中删除一个fd；
第三个参数是需要监听的fd，第四个参数是告诉内核需要监听什么事，struct epoll_event结构如下：

struct epoll_event {  __uint32_t events;  /* Epoll events */  epoll_data_t data;  /* User data variable */};

events可以是以下几个宏的集合：
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里

（3） int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
　　等待事件的产生，类似于select()调用。参数events用来从内核得到事件的集合，maxevents告之内核这个events有多大，这个maxevents的值不能大于创建epoll_create()时的size，参数timeout是超时时间（毫秒，0会立即返回，-1将不确定，也有说法说是永久阻塞）。该函数返回需要处理的事件数目，如返回0表示已超时。

3、工作模式

　　epoll对文件描述符的操作有两种模式：LT（level trigger）和ET（edge trigger）。LT模式是默认模式，LT模式与ET模式的区别如下：

　　LT模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll_wait时，会再次响应应用程序并通知此事件。

　　ET模式：当epoll_wait检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序，应用程序必须立即处理该事件。如果不处理，下次调用epoll_wait时，不会再次响应应用程序并通知此事件。

　　ET模式在很大程度上减少了epoll事件被重复触发的次数，因此效率要比LT模式高。epoll工作在ET模式的时候，必须使用非阻塞套接口，以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。

epoll和select相比，最大不同在于:
1epoll返回时已经明确的知道哪个sokcet fd发生了事件，不用再一个个比对。这样就提高了效率。
2select的FD_SETSIZE是有限止的，而epoll是没有限止的只与系统资源有关。

ET模式，即，边沿触发，类似于电平触发，epoll中的边沿触发的意思是只对新到的数据进行通知，而内核缓冲区中如果是旧数据则不进行通知，所以在read函数中应该使用如下循环，才能将内核缓冲区中的数据读完。

int len = 0;int rdlen=0;char * ReadBuff, const int ReadLen;while(true){rdlen = read(fd, ReadBuff + len, ReadLen);len+=rdlen;if(len==ReadLen){return len;}}

epoll有2种工作方式:LT和ET
LT(level triggered)是缺省的工作方式，并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中，内核告诉你一个文件描述符是否就绪了，然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作，内核还是会继续通知你的，所以，这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表．

ET (edge-triggered)是高速工作方式，只支持no-block socket。在这种模式下，当描述符从未就绪变为就绪时，内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪，并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知，直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如，你在发送，接收或者接收请求，或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误）。但是请注意，如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪)，内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中，ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认。

下面是一个自己编写的简单测试例程，向串口发指令然后接在串口上的设备返回数据，这里读取8个有效字节！只读取一个串口！

com.c

#include "com.h"int openSerial(char *cSerialName){    int iFd;    struct termios opt;     iFd = open(cSerialName, O_RDWR | O_NOCTTY |O_NONBLOCK);//iFd = open(cSerialName, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);//阻塞 |O_RSYNC    if(iFd < 0) {        perror(cSerialName);        return -1;    }    tcgetattr(iFd, &opt);          cfsetispeed(&opt, B9600);    cfsetospeed(&opt, B9600);        /*     * raw mode     */    opt.c_lflag   &=   ~(ECHO   |   ICANON   |   IEXTEN   |   ISIG);    opt.c_iflag   &=   ~(BRKINT   |   ICRNL   |   INPCK   |   ISTRIP   |   IXON);    opt.c_oflag   &=   ~(OPOST);    opt.c_cflag   &=   ~(CSIZE   |   PARENB);    opt.c_cflag   |=   CS8;    /*     * 'DATA_LEN' bytes can be read by serial     */    opt.c_cc[VMIN]   =   DATA_LEN;                                          opt.c_cc[VTIME]  =   150;    if (tcsetattr(iFd,   TCSANOW,   &opt)<0) {        return   -1;    }    return iFd;}int EpollInit(int cfd){epid = epoll_create(6);//放在初始化event.events = EPOLLET | EPOLLIN;event.data.fd = cfd;if (epoll_ctl(epid, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &event) != 0) {//将读事件添加到epoll的事件队列中printf("set epoll error!\n");return 0;}printf("set epoll ok!\n");return 1;}int ComRead(char * ReadBuff,const int ReadLen){int read_len = 0;int len = 0;//下面开始epoll等待int i =0,witeNum= 0;while (1) {witeNum = epoll_wait(epid, events, 1, 50);printf("witeNum0 = %d\n   ", witeNum);if( witeNum == 0)return 0;//printf("witeNum = %d\n", witeNum);for (i = 0; i < witeNum; i++) {if ((events[i].events & EPOLLERR)|| (events[i].events & EPOLLHUP)|| (!(events[i].events & EPOLLIN))) {printf("no data!\n");break;} else if (events[i].events & EPOLLIN) {//有数据进入  接受数据len = read(events[i].data.fd, ReadBuff, ReadLen);tcdrain(fd);    tcflush(fd,TCIOFLUSH);if(len != ReadLen) //如何保证每次都读到这些字节又不阻塞！ {bzero(ReadBuff,15);}if( len == ReadLen) return len; }}}return len ;}

com.h

#ifndef _COM_H_#define _COM_H_#include <stdio.h>#include <stdlib.h> #include <unistd.h>  #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h> #include <termios.h>#include <errno.h>   #include <limits.h> #include <asm/ioctls.h>#include <time.h>#include <pthread.h>#include <sys/ioctl.h>#include <sys/epoll.h> #include <string.h>//#define MAXLEN 15#define DATA_LEN                0xFF         int fd;//文件描述符int epid; //epoll标识符struct epoll_event event;struct epoll_event events[6];//事件集合//char RecvBuff[MAXLEN];//接受到的数据int ComRead(char * ReadBuff,const int ReadLen);//com口读数据int EpollInit(int cfd);int  openSerial(char *cSerialName);#endif

main.c

#include <stdio.h>#include "com.h"int main(void){char tmp[15] = {0};int rl;int write_len;char* text = ".P\r\n" ;int i;fd = openSerial("/dev/ttySP2");if(fd < 0){printf("open com fail!\n");return 0;}EpollInit(fd);while(1){bzero(tmp,sizeof(tmp));    tcflush(fd,TCIOFLUSH);//清空串口输入输出缓存write_len = write(fd, text, strlen(".P\r\n"));//向串口发送指令if(write_len != 4){printf("write fail!\n");return 0;}rl = ComRead(tmp,8);//读取8个字节放到缓存         //打印读到的数据printf("write_len = %d,  read_len = %d\n", write_len, rl);tmp[rl] = '\0';printf("read: %s\n", tmp);for(i = 0; i < rl; i++)printf(" %d", tmp[i]);printf("\n\n");if(rl != 8){printf("read fail!\n");}}close(epid);close(fd);return 0;}

makefile

EXEC= TESTOBJS    = com.o main.o SRC     = com.c main.cCROSS= arm-fsl-linux-gnueabi-CC     = $(CROSS)gcc STRIP= $(CROSS)stripCFLAGS= -g -WallLDFLAGS +=all:  clean $(EXEC)$(EXEC):$(OBJS)$(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $(OBJS) -lm  -pthread$(STRIP) $@%.o:%.c$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@ clean:-rm -f $(EXEC) *.o

程序能完好运行！但是还有一个BUG，比如一次读取多个字节（大于8个字节）会有数据丢失的情况，比如读取9个字节，三次读到的字节数为9、8、8

然后就一直9、8、8这样循环，原因暂时还没搞明白！串口用的是非阻塞模式打开的！