linux串口编程--规范模式和非规范模式及read的阻塞与非阻塞

1.阻塞与非阻塞

1.1 阻塞的定义

对于read，指当串口输入缓存区没有数据的时候，read函数将会阻塞在这里，直到串口输入缓存区中有数据可读取，read读到了需要的字节数之后，返回值为读到的字节数；

对于write，指当串口输出缓冲区满，或剩下的空间小于将要写入的字节数，则write将阻塞，一直到串口输出缓冲区中剩下的空间大于等于将要写入的字节数，执行写入操作，返回写入的字节数。

1.2 非阻塞的定义

对于read，指当串口输入缓冲区没有数据的时候，read函数立即返回，返回值为-1。

对于write，指当串口输出缓冲区满，或剩下的空间小于将要写入的字节数，则write将进行写操作，写入当前串口输出缓冲区剩下空间允许的字节数，然后返回写入的字节数。

1.3 阻塞与非阻塞模式的切换

在打开串口文件时，打开模式加上O_NDELAY可以以非阻塞方式打开串口；反之，不加上O_NDEAY，默认以阻塞方式打开串口。

打开串口之后，可以通过fcntl()函数进行控制。

2 规模模式与非规范模式

2.1 规范模式

规范模式下，所有的输入是基于行进行处理。打开串口默认阻塞的情况下，下面两种情形造成读返回：

First： 所要求的字节数已读到是时，读返回。无需读一个完整的行，如果只是读取了行缓存的一部分，也不会丢失信息，下一次将从前一次读的停止处开始。

Second：.当读到一个行界定符时，读返回。其中，换行符CR和文件结束符EOF都被认为一行的终止。但是，除了EOF之外的行结束符（回车符等）与普通字符一样会被read()函数读到缓冲区中。

2.2 非规范模式

在非规范模式下，所有的输入是即时有效的，不需要用户另外输入行结束符，而且不可进行行编程。在非规范模式下，对参数MIN（c_cc[VMIN]）和TIME(c_cc[VTIME])的设置决定read(0函数的调用方式。

情形A：MIN>0，TIME>0

TIME说明字节间的计时器，在接到第一个字节时才启动它。在该计时器超时之前，若已接收到MIN个字节，则read返回MIN个字节。如果在接收MIN个字节之前，该计时器已超时，则read返回已接收到的字节（因为只有在接收到第一个字节时才启动，所以在计时器超时时，至少返回了1个字节）。在这种情况下，在接到第一个字节之前，调用者阻塞。如果在调用read时数据已经可用，则这如同在read后数据立即被接收到一样。

情形B：MIN>0，TIME==0

直到接到MIN个字节时，read才返回。这可以造成read无限期地阻塞。

情形C:MIN==0，TIME>0

TIME指定了一个调用read时启动的读计时器。（与情形A相比较，两者是不同的。在情形A中，非0的TIME表示字节间的计时器，在接收第一字节时才启动它。）在接收到1个字节或者该计时器超时时，read即返回。如果是计时器超时，则read返回0。

情形D：MIN==0,TIME==0

如果有数据可用，则read最多返回所要求的字节数。如果无数据可用，则read立即返回0。

在所有这些情形中，MIN只是最小值。如果程序要求的数据多于MIN个字节，那么它可能接受到所要求的字节数。这也适用于MIN为0的情形C和D。

串口程序如下：

#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

#include 
#include 

int set_opt(int,int,int,char,int);
int main(void)
{
    int fd,ret,t=50;
    char *uart = "/dev/ttySAC3";
	  char buffer_out[] = "hello world!\n";
	  char buffer_read_finish[]="read finished!\n";
	  char buffer_in[512];
	
	  memset(buffer_in,0,512);
	  fd = open(uart,O_RDWR|O_NOCTTY);
	  if(fd == -1)
	  {
		    printf("%s open failed\n",uart);
	  }
	  else
	  {
        printf("%s open success\n",uart);
		    ret = set_opt(fd,115200,8,'N',1);
		    if(ret == -1)
        {
			    exit(-1);
		    }
        while(t--)
        {
            ret = write(fd,buffer_out,strlen(buffer_out));
			      if(ret== -1)
			      {
				        printf("write failed\n");
			      }
			      else
			      {
				        printf("num bytes of write successfully :%d\n",ret);
            }
			      ret = read(fd,buffer_in,10);
			      printf("ret = %d\n",ret);
			      if(ret>0)
			      {
				        printf("num bytes of read is %d\n",ret);
				        buffer_in[ret]='\0';
				        ret = write(fd,buffer_in,strlen(buffer_in));
			      }
			      sleep(1);
        }
		    close(fd);
	  }
}

int set_opt(int fd,int nSpeed,int nBits,char nEvent,int nStop)
{
    struct termios newtio,oldtio;
	  if(tcgetattr(fd,&oldtio)!=0)
	  {
		    perror("error:SetupSerial 3\n");
		    return -1;
    }
	  bzero(&newtio,sizeof(newtio));
	  //使能串口接收
	  newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD;
	  newtio.c_cflag &= ~CSIZE;
    newtio.c_lflag &=~ICANON;//原始模式  
    //newtio.c_lflag |=ICANON; //标准模式 
    
    //设置串口数据位
	  switch(nBits)
	  {
		    case 7:
			      newtio.c_cflag |= CS7;
			      break;
		    case 8:
			      newtio.c_cflag |=CS8;
			      break;
    }
	  //设置奇偶校验位
	  switch(nEvent)
    {
		    case 'O':
			      newtio.c_cflag |= PARENB;
		        newtio.c_cflag |= PARODD;
			      newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
			      break;
		   case 'E':
			      newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
			      newtio.c_cflag |= PARENB;
			      newtio.c_cflag &= ~PARODD;
			      break;
		   case 'N':
			      newtio.c_cflag &=~PARENB;
			      break;
    }
	  //设置串口波特率
	  switch(nSpeed)
	  {
		    case 2400:
			      cfsetispeed(&newtio,B2400);
			      cfsetospeed(&newtio,B2400);
			      break;
		    case 4800:
			      cfsetispeed(&newtio,B4800);
			      cfsetospeed(&newtio,B4800);
			      break;
        case 9600:
			      cfsetispeed(&newtio,B9600);
			      cfsetospeed(&newtio,B9600);
			      break;
		    case 115200:
			      cfsetispeed(&newtio,B115200);
			      cfsetospeed(&newtio,B115200);
			      break;
		    case 460800:
			      cfsetispeed(&newtio,B460800);
			      cfsetospeed(&newtio,B460800);
			      break;
		    default:
			      cfsetispeed(&newtio,B9600);
			      cfsetospeed(&newtio,B9600);
			      break;
    }
	  //设置停止位
	  if(nStop == 1)
		    newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;
	  else if(nStop == 2)
		    newtio.c_cflag |= CSTOPB;
	  newtio.c_cc[VTIME] = 5;
	  newtio.c_cc[VMIN] = 0;
	  tcflush(fd,TCIFLUSH);
	
    if(tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio)!=0)
	  {
		    perror("com set error\n");
		    return -1;
	  }
	  return 0;
}

参考：《Unix高级编程(第二版)》