嵌入式linux串口应用编程（上）

一般我们了解到的数据通信，可能接触的多的就是串行通信和并行通信了，这两种通信，各怀绝技，在生活中有广泛的应用，今天在这里，讲的是串口的通信。

定义：串行通信是指利用一条传输线将数据以比特单位顺序传送，其特点，通信简单，成本低，适用于传输距离比较远且速度较慢的通信。

准备知识：说到串口通信，就不得不先普及一下串口设置的常用参数，因为在串口通信中，设置参数是一步非常关键的事。当然在这里只需要有个概念就好，不影响你进行编程有兴趣的读者，可以到网上百科一下详细的资料

            1，波特率，一个衡量符号传输速率的参数。它表示每秒钟传送的符号的个数，可以把它理解为速度，串口之间的通信，事先都会约定好，大家会在同一个速度下，进行数据的传输，如果不在同一个波特率下，传输是不被允许进行的，这点要切记。

           2，数据位，这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。一般我们选择的8位，一个字节刚刚好，有些读者可能会问，为什么要选八位呢。理由很简单，有几辆货车，装载容量大小不一样，送货的价钱却一样，你有一批大货要运送，你会选择容量大的还是小的呢，答案非常明显，数据位的选取也是同样的道理。

          3，停止位，用于表示单个包的最后一位。典型的值为1和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。

         4，奇偶校验位，在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。

串口的设置

说完一些串口参数，接下来就是设置的问题，串口设置是有一个强大的结构体支配的，通过引用里面的成员，修改参数，可以达到一个非常强大的功能，下面我们来揭开这个结构体的面纱

#include

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;        /*本地模式标志*/

        unsigned short c_line;        /*线路规程*/

        unsigned short c_cc[NCC];        /*控制特性*/

        speed_t             c_ispeed ;          /*输入速度*/

        speed_t             c_ospeed;          /*输出速度*/

}

termios是POSIX规范中定义的标准接口，串口三一种通信设备，一般通过终端的编程接口对其进行配置和编程。

在这里列一下结构体成员支持的常量有哪些，方便接下来编程的查阅

c_iflag参数表
键值说明
IGNBRK 忽略BREAK键输入
BRKINT 如果设置了IGNBRK，BREAK键的输入将被忽略，如果设置了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参数
键值说明
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_oflag参数
键值说明
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参数
键值说明
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
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

好了，讲这么多，终于开始进入正题。

串口的设置流程。

1.保存原先的串口配置。

int fd;

struct termios new_cfg ,old_cfg;

tcgetattr(fd,&old_cfg)   //调用这个函数，可以保存原先串口的设置，fd，是指打开串口成功返回的值。函数成功调用成功返回0，否则返回-1

2,设置波特率

设置波特率有专门的函数，cfsetispeed()和cfsetospeed(),函数的记忆也比较容易，把这函数分为三部分看，第一cf，第二设置set，第三输入速度，ispeed；

下面看一下函数的使用

cfsetispeed(&old_cfg,B115200);

cfsetospeed(&old_cfg,B115200)  //B后面接的数字是波特率

3，设置字符大小和数据位

设置字符大小不像波特率那样简单，没有专用的函数。。需要位掩码来掩，一般首先去除数据位数据位中的位掩码。

new_cfg.c_cflag &= ~CSIZE;

new_cfg.cflag |= CS8;因为规定不能对c_cflag进行初始化，所以只能通过，与，或操作使用其中的功能选项

学过寄存器的朋友们，就很好理解位操作，在termios.h头文件中，可以看到有下面一行

#define CSIZE   0000060//字符位宽度屏蔽码   6就是功能位，对于它的激活操作，我们就用与，或来操作，下面有许多例子都是通过位操作的

4，设置奇偶校验位

设置奇偶校验，需要用到两个结构体变量，c_cflag和c_lfag。首先得激活c_cflag的使能标志PARENB，参数可以再上文查询，同时还需要激活c_iflag中对输入进行校验使能IPNCK.

下面的举个例子

奇校验：

new_cfg.c_cflag |= (PARENB | PARODD);

new_cfg.c_iflag |= INPCK;

偶校验：

new_cfg.c_cflag |= PARENB;

new_cfg.c_cflag &=~PARODD;

new_cfg.c_iflag |=INPCK;

5,设置停止位

设置停止位三通过激活c_cflag中的CSTOPB实现的，若停止位一个，则清除CSTOPB,两个停止为则激活

new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;  /*设置一个停止位*/

new_cfg.c_cflag |=  CSTOPB;  /*设置两个个停止位*/

6，设置最少字符和等等待时间

在对接受字符和等待时间没有特别要求的情况下，可以将其设置为0，则在任何请款下read（）函数可以立即返回

new_cdg.c_cc[VTIME] =0;

new_cdg.c_cc[VMIN] =0;

7,清楚串口的缓存

在串口重新设置之后，需要对当前的串口设备进行处理，调用的函数如下；

int  tcdrain (int   fd);  /*使程序阻塞，直到输出缓冲区的数据全部发送完毕*/

int  tcflow(int  fd, int action); /*用于暂停或重新开始输出*/

int  tcflush(int fd,int queue_selector); /*用于清空输入，输出缓冲区*/

在这里使用tcflush（）函数

其中第二个参数的取值有以下几种

TCIFLUSH ：对接受到而未被读取到的数据进行清空处理

TCSADRAIN；对尚未传送成功的输出数据进行清空的处理

TCIOFLUSH：包括以上良种功能，即对未尚未处理的数据进行清空

8，激活配置

在完成所有的配置之后，需要激活生效，用到的函数tcsetattr();

函数原型：tcsetattr(int fd ,int optional_acctions,const struct termios *termios *termios_p)

其中第二，三个变量看起来很麻烦，但下面给个例子，大家马上就会知道了，在给出例子前。说一下第二个参数

取值如下

TCSANOW：配置的 修改马上生效

TCSADARIN: 配置的修改在所有的写入fd的输出都传输完毕之后生效

TCSAFLUSH：所有已接受但为读入的输入都将在修改之前被丢弃。

下面看函数，调用成功返回0，否则为-1

if(  (   tcsetattr (fd,TCSANOW,&new_cfg)   )   ==-1  )

{

              perror("failed!!!");

              exit(-1);

}

9,总结

经过冗长而麻烦的设置之后呢，串口通信的设置这一步总算完成了，这个可以保存起来，给以后的通信可以用，下面给出源代码，让大家感受一下

大家会发现上面的程序除了一些串口的设置之外，还有open（）函数，那open（）函数的作用究竟是什么呢？

打开串口

当你配置完串口的相关属性后，就可以对串口进行打开和都写操作了，首先我们先来讲一下串口的打开，跟普通文件的操作一样，对照上面的例子，带着疑问读这段话，会让记忆更加深刻。

1）fd=open("/dev/ttyUSB0",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);

在这里讲的的，文件打开函数的标志，第一个O_RDWR自然是可读可写，第二个和第三个就要和大家详细分析。

O_NOCTTY

用于通知linux系统，该参数不会使打开的文件成为这个进程的控制终端，也就是说，当你在串口通信里敲下ctrl+c也不会影响到实际的用户进程

O_NDELAY

用于通知linux系统，指定了这个标志之后，进程会一直处在睡眠的状态，直到DCD信号线被激活

2）打开之后，我们需要将串口的状态为阻塞状态，用于等待串口数据的写入，fcntl()函数的实现

         fcntl(fd,F_SETFL,0);

3）再接着可以测试一下打开文件描述符是否连接到一个终端设备，以进一步确认串口是否正确打开

         isatty(STDIN_FILENO);

这时。一个串口就被我们打开的，接下来就可以对串口进行读和写的操作了，

至于读和写以及如何在开发板上编译通信，将会在下篇逐一介绍。

PS：

感谢观看，由于作者也是新手，如有不对和疑惑的地方，恳请您不要吝惜的您的谏言，在以下评论，一起学习，在此非常感谢