Linux之UART小结

Linux Shell 操作

查找串口

#查看串口中断号,设备路径等信息
dmesg | grep tty*
#查看串口中断号信息
cat /proc/tty/drivers/serial 

串口调试工具

#安装串口调试工具
sudo apt-get install minicom
#界面参数设置,crtl_A Z
#指令打开串口
sudo minicom -D /tty0

串口与Shell编程

stty(set tty)命令用于检查和修改当前注册的终端的通信参数

• stty -a 查看当前注册端口的设置情况
• stty -ixon 将流控设置为OFF,而stty ixon则将流控设置为ON
• stty ixon 9600 设置波特率为9600,并且设置流控为ON
• stty -F /dev/ttyS0 speed 115200 cs8 -parenb -cstopb time 100 设置波特率115200、数据位8位、无校验位、1位停止位、等待超时10秒
• stty -F /dev/ttyTHS2

$stty -F /dev/ttyTHS2
speed 9600 baud; line = 0;
-brkint -imaxbel

stty --help
Usage: stty [-F DEVICE | --file=DEVICE] [SETTING]...
  or:  stty [-F DEVICE | --file=DEVICE] [-a|--all]
  or:  stty [-F DEVICE | --file=DEVICE] [-g|--save]
  
  -a, --all print all current settings in human-readable form
  -g, --save print all current settings in a stty-readable form
  -F, --file=DEVICE open and use the specified DEVICE instead of stdin
  --help display this help and exit
  --version output version information and exit

stty命令用法:https://blog.csdn.net/hxlawf/article/details/103611946

读取串口数据

#读取串口数据,停止在读取的界面上
cat /dev/ttyUSB0
#分批次读取一定之间内的数据
stty -F /dev/ttyUSB0 raw speed 9600 min 0 time 10
#每次读取到的数据存储到一个文件
cat /dev/ttyUSB0 >> “tmpFile”

串口发送数据

echo "hello world" > /dev/ttyUSB0

UART操作流程

重要数据结构

struct termio {
	unsigned short c_iflag;		/* input mode flags */
	unsigned short c_oflag;		/* output mode flags */
	unsigned short c_cflag;		/* control mode flags */
	unsigned short c_lflag;		/* local mode flags */
	unsigned char c_line;		/* line discipline */
	unsigned char c_cc[NCC];	/* control characters */
};

c_iflag输入模式标志，控制终端输入方式

在输入值传给程序之前控制其处理的方式

• IGNBRK 忽略BREAK键输入
• BRKINT 如果设置了IGNBRK，BREAK键的输入将被忽略，如果设置
• BRKINT ，将产生SIGINT中断
• IGNPAR 忽略奇偶校验错误
• PARMRK 标识奇偶校验错误
• INPCK 允许输入奇偶校验
• ISTRIP 去除字符的第8个比特
• INLCR 将输入的NL（换行）转换成CR（回车）
• IGNCR 忽略输入的回车
• ICRNL 将输入的回车转化成换行（如果IGNCR未设置的情况下）
• IUCLC 将输入的大写字符转换成小写字符（非POSIX）
• IXON 允许输入时对XON/XOFF流进行控制
• IXANY 输入任何字符将重启停止的输出
• IXOFF 允许输入时对XON/XOFF流进行控制
• IMAXBEL 当输入队列满的时候开始响铃，Linux在使用该参数而是认为该参数总是已经设置

c_oflag输出模式标志，控制终端输出方式

负责控制输出字元的处理方式

• OPOST 处理后输出
• OLCUC 将输入的小写字符转换成大写字符（非POSIX）
• ONLCR 将输入的NL（换行）转换成CR（回车）及NL（换行）
• OCRNL 将输入的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，填充字符将是NUL（‘/0’）（非POSIX）
• 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控制模式标志，指定终端硬件控制信息

用于控制终端设备的硬件设置

• 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本地模式标志，控制终端编辑功能

主要用来控制终端设备不同的特色

• 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，允许使用特殊字符 EOF, EOL, EOL2, ERASE, KILL, LNEXT, REPRINT, STATUS, 和 WERASE，以及按行的缓冲
• XCASE 在ICANON和XCASE同时设置的情况下，终端只使用大写。如果只设置了XCASE，则输入字符将被转换为小写字符，除非字符使用了转义字符（非POSIX，且Linux不支持该参数）
• ECHO 显示输入字符
• ECHOE 如果ICANON同时设置，ERASE将删除输入的字符，WERASE将删除输入的单词
• 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_line行控制

c_cc[NCC]控制字符

• 提供使用者设定一些特殊的功能， 如Ctrl+C的字元组合。
• 特殊控制字元主要是利用termios结构里c_cc的阵列成员来做设定。
• c_cc阵列主要用于正规与非正规两种环境，但要注意的是正规与非正规不可混为一谈。

符号下标 (初始值) 和意义(即c_cc[]数组对应下标的数值对应含义，如c_cc[VMIN] = 3)：

• VINTR：(003, ETX, Ctrl-C, or also 0177, DEL, rubout) 中断字符。发出 SIGINT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。
• VQUIT ：(034, FS, Ctrl-) 退出字符。发出 SIGQUIT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。
• VERASE ：(0177, DEL, rubout, or 010, BS, Ctrl-H, or also #) 删除字符。删除上一个还没有删掉的字符，但不删除上一个 EOF 或行首。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VKILL ：(025, NAK, Ctrl-U, or Ctrl-X, or also @) 终止字符。删除自上一个 EOF 或行首以来的输入。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VEOF ：(004, EOT, Ctrl-D) 文件尾字符。更精确地说，这个字符使得 tty 缓冲中的内容被送到等待输入的用户程序中，而不必等到 EOL。如果它是一行的第一个字符，那么用户程序的 read() 将返回 0，指示读到了 EOF。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VMIN :非 canonical 模式读的最小字符数（MIN主要是表示能满足read的最小字元数）。
• VEOL :(0, NUL) 附加的行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。
• VTIME ：非 canonical 模式读时的延时，以十分之一秒为单位。
• VEOL2 ：(not in POSIX; 0, NUL) 另一个行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。
• VSWTCH ：(not in POSIX; not supported under Linux; 0, NUL) 开关字符。(只为 shl 所用。)
• VSTART ：(021, DC1, Ctrl-Q) 开始字符。重新开始被 Stop 字符中止的输出。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VSTOP ：(023, DC3, Ctrl-S) 停止字符。停止输出，直到键入 Start 字符。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VSUSP ：(032, SUB, Ctrl-Z) 挂起字符。发送 SIGTSTP 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。
• VDSUSP ：(not in POSIX; not supported under Linux; 031, EM, Ctrl-Y) 延时挂起信号。当用户程序读到这个字符时，发送 SIGTSTP 信号。当设置 IEXTEN 和 ISIG，并且系统支持作业管理时可被识别，不再作为输入传递。
• VLNEXT ：(not in POSIX; 026, SYN, Ctrl-V) 字面上的下一个。引用下一个输入字符，取消它的任何特殊含义。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VWERASE ：(not in POSIX; 027, ETB, Ctrl-W) 删除词。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VREPRINT ：(not in POSIX; 022, DC2, Ctrl-R) 重新输出未读的字符。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VDISCARD ：(not in POSIX; not supported under Linux; 017, SI, Ctrl-O) 开关：开始/结束丢弃未完成的输出。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VSTATUS ：(not in POSIX; not supported under Linux; status request: 024, DC4, Ctrl-T).

这些符号下标值是互不相同的，除了 VTIME，VMIN 的值可能分别与 VEOL，VEOF 相同。 (在 non-canonical 模式下，特殊字符的含义更改为延时含义MIN 表示应当被读入的最小字符数。TIME 是以十分之一秒为单位的计时器。如果同时设置了它们，read 将等待直到至少读入一个字符，一旦读入 MIN 个字符或者从上次读入字符开始经过了 TIME 时间就立即返回。如果只设置了 MIN，read 在读入 MIN 个字符之前不会返回。如果只设置了 TIME，read 将在至少读入一个字符，或者计时器超时的时候立即返回。如果都没有设置，read 将立即返回，只给出当前准备好的字符。)

MIN与TIME组合有以下四种：

• MIN = 0 , TIME =0
  有READ立即回传，否则传回 0 ,不读取任何字元
• MIN = 0 , TIME >0
  READ 传回读到的字元,或在十分之一秒后传回TIME，若来不及读到任何字元,则传回0
• MIN > 0 , TIME =0
  READ 会等待,直到MIN字元可读
• MIN > 0 , TIME > 0
  每一格字元之间计时器即会被启动，READ 会在读到MIN字元,传回值或TIME的字元计时(1/10秒)超过时将值传回

操作函数

tcgetattr()

• int tcgetattr(int fd,struct termois & termios_p);
  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。

tcsetattr()

• int tcsetattr(int fd,int actions,const struct termios *termios_p);
  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)。

tcsendbreak()

传送连续的 0 值比特流，持续一段时间，如果终端使用异步串行数据传输的话。如果 duration 是 0，它至少传输 0.25 秒，不会超过 0.5 秒。如果 duration 非零，它发送的时间长度由实现定义。
如果终端并非使用异步串行数据传输，tcsendbreak() 什么都不做。

tcdrain()

等待直到所有写入 fd 引用的对象的输出都被传输。

tcflush()

丢弃要写入 引用的对象，但是尚未传输的数据，或者收到但是尚未读取的数据，取决于 queue_selector 的值：
TCIFLUSH ：刷新收到的数据但是不读
TCOFLUSH ：刷新写入的数据但是不传送
TCIOFLUSH ：同时刷新收到的数据但是不读，并且刷新写入的数据但是不传送

tcflow()

挂起 fd 引用的对象上的数据传输或接收，取决于 action 的值：
TCOOFF ：挂起输出
TCOON ：重新开始被挂起的输出
TCIOFF ：发送一个 STOP 字符，停止终端设备向系统传送数据
TCION ：发送一个 START 字符，使终端设备向系统传输数据
打开一个终端设备时的默认设置是输入和输出都没有挂起。

波特率函数

被用来获取和设置 termios 结构中，输入和输出波特率的值。新值不会马上生效，直到成功调用了 tcsetattr() 函数。
设置速度为 B0 使得 modem “挂机”。与 B38400 相应的实际比特率可以用 setserial(8) 调整。
输入和输出波特率被保存于 termios 结构中。
cfmakeraw 设置终端属性如下：
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;
1.cfgetospeed() 返回 termios_p 指向的 termios 结构中存储的输出波特率
2.cfsetospeed() 设置 termios_p 指向的 termios 结构中存储的输出波特率为 speed。取值必须是以下常量之一：
B0 B50 B75 B110 B134 B150 B200 B300 B600 B1200 B1800 B2400 B4800 B9600 B19200 B38400 B57600 B115200 B230400
其中：零值 B0 用来中断连接。如果指定了 B0，不应当再假定存在连接。通常，这样将断开连接。CBAUDEX 是一个掩码，指示高于 POSIX.1 定义的速度的那一些 (57600 及以上)。因此，B57600 & CBAUDEX 为非零。
3.cfgetispeed() 返回 termios 结构中存储的输入波特率。
4.cfsetispeed() 设置 termios 结构中存储的输入波特率为 speed。如果输入波特率被设为0，实际输入波特率将等于输出波特率。
RETURN VALUE 返回值
1.cfgetispeed() 返回 termios 结构中存储的输入波特率。
2.cfgetospeed() 返回 termios 结构中存储的输出波特率。
3.其他函数返回：
（1）0：成功
（2） -1：失败，
并且为 errno 置值来指示错误。
注意 tcsetattr() 返回成功，如果任何所要求的修改可以实现的话。因此，当进行多重修改时，应当在这个函数之后再次调用 tcgetattr() 来检测是否所有修改都成功实现

终端操作案例

#include 
#include    /* File Control Definitions           */
#include  /* POSIX Terminal Control Definitions */
#include   /* UNIX Standard Definitions 	   */
#include    /* ERROR Number Definitions           */
 
int uart_int(void)
{
    int fd;/*File Descriptor*/
    /*------------------------------- Opening the Serial Port -------------------------------*/
    fd = open("/dev/ttyS3", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);	/* ttyUSB0 is the FT232 based USB2SERIAL Converter  |O_NDELAY */
    /* O_RDWR   - Read/Write access to serial port       */
    /* O_NOCTTY - No terminal will control the process   */
    /* Open in blocking mode,read will wait              */
    if(fd == -1) {
        printf("\n  Error! in Opening ttyUSB0  ");
        return -1;
    }
    /*---------- Setting the Attributes of the serial port using termios structure --------- */
    /*RX init*/
    struct termios SerialPortSettings;	/* Create the structure                          */
    tcgetattr(fd, &SerialPortSettings);	/* Get the current attributes of the Serial port */
    /* Setting the Baud rate */
    cfsetispeed(&SerialPortSettings, B115200); /* Set Read  Speed as 9600*/
    cfsetospeed(&SerialPortSettings, B115200); /* Set Write Speed as 9600*/
    /* 8N1 Mode */
    SerialPortSettings.c_cflag &= ~PARENB;/* Disables the Parity Enable bit(PARENB),So No Parity*/
    SerialPortSettings.c_cflag &= ~CSTOPB;/* CSTOPB = 2 Stop bits,here it is cleared so 1 Stop bit*/
    SerialPortSettings.c_cflag &= ~CSIZE;/* Clears the mask for setting the data size*/
    SerialPortSettings.c_cflag |= CS8;/* Set the data bits = 8*/
    SerialPortSettings.c_cflag &= ~CRTSCTS;/* No Hardware flow Control*/
    SerialPortSettings.c_cflag |= CREAD | CLOCAL; /* Enable receiver,Ignore Modem Control lines*/
    SerialPortSettings.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);          /* Disable XON/XOFF flow control both i/p and o/p */
    SerialPortSettings.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  /* Non Cannonical mode*/
    SerialPortSettings.c_oflag &= ~OPOST;/*No Output Processing   raw  format  output*/
    /* Setting Time outs */
    SerialPortSettings.c_cc[VMIN] = 0; /* Read at least 10 characters */
    SerialPortSettings.c_cc[VTIME] = 1; /* Wait indefinetly */

/* Set the attributes to the termios structure*/
    if((tcsetattr(fd, TCSANOW, &SerialPortSettings)) != 0) 
        printf("\n  ERROR ! in Setting attributes");
    else
        printf("\n  BaudRate = 115200 \n  StopBits = 1 \n  Parity   = none");
 
    /*------------------------------- Read data from serial port -----------------------------*/
    tcflush(fd, TCIFLUSH);/* Discards old data in the rx buffer*/
    close(fd); /* Close the serial port */
    return 0;
 
}
 
int main(void)
{
    int fd;/*File Descriptor*/
    printf("\n +----------------------------------+");
    printf("\n |        Serial Port Read          |");
    printf("\n +----------------------------------+");
    uart_int();
    /*------------------------------- Opening the Serial Port -------------------------------*/
    fd = open("/dev/ttyS3", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);	/* ttyUSB0 is the FT232 based USB2SERIAL Converter   */
    /* O_RDWR   - Read/Write access to serial port       */
    /* O_NOCTTY - No terminal will control the process   */
    /* Open in blocking mode,read will wait              */
    if(fd == -1)						/* Error Checking */
        printf("\n  Error! in Opening ttyUSB0  ");
    else
        printf("\n  ttyUSB0 Opened Successfully ");
    char read_buffer[32];   /* Buffer to store the data received              */
    int  bytes_read = 0;    /* Number of bytes read by the read() system call */
    int i = 0;
    while(1)
    {
        bytes_read = read(fd, &read_buffer, 32); /* Read the data                   */
        if(bytes_read > 0) {
        	printf("\n\n  Bytes Rxed -%d", bytes_read); /* Print the number of bytes read */
            printf("\n\n  ");
            for(i = 0; i < bytes_read; i++)	 /*printing only the received characters*/
                printf("%c", read_buffer[i]);
 
            int  bytes_written  = 0;  	/* Value for storing the number of bytes written to the port */
            bytes_written = write(fd, read_buffer, bytes_read); /* use write() to send data to port*/
            /* "fd" - file descriptor pointing to the opened serial port */
            /*	"write_buffer" - address of the buffer containing data*/
            /* "sizeof(write_buffer)" - No of bytes to write             */
            printf("\n  %d Bytes written to ttyUSB0", bytes_written);
            printf("\n\n  Bytes Rxed -%d", bytes_read); /* Print the number of bytes read */
            printf("\n\n  ");
            printf("\n +----------------------------------+\n\n\n");
        }
    }
}