串行口是计算机一种常用的接口,具有连接线少,通讯简单,得到广泛的使用。常用的串口是RS-232-C接口(又称EIA RS-232-C)它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。串口通讯指的是计算机依次以位(bit)为单位来传送数据,串行通讯使用的范围很广,在嵌入式系统开发过程中串口通讯也经常用到通讯方式之一。
Linux对所有设备的访问是通过设备文件来进行的,串口也是这样,为了访问串口,只需打开其设备文件即可操作串口设备。在linux系统下面,每一个串口设备都有设备文件与其关联,设备文件位于系统的/dev目录下面。如linux下的/ttyS0,/ttyS1分别表示的是串口1和串口2。下面来详细介绍linux下是如何使用串口的:
1. 串口操作需要用到的头文件
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
2. 串口通讯波特率设置
波特率的设置定义在
常用的波特率常数如下:
B0-------à0 B1800-------à1800
B50-----à50 B2400------à2400
B75-----à75 B4800------à4800
B110----à110 B9600------à9600
B134----à134.5 B19200-----à19200
B200----à200 B38400------à38400
B300----à300 B57600------à57600
B600----à600 B76800------à76800
B1200---à1200 B115200-----à115200
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:
#include
........
........
.......
struct termios opt;
cfsetispeed(&opt,B9600 );
cfsetospeed(&opt,B9600);
.........
..........
一般来说,输入、输出的波特率应该是一致的。
3. 串口属性配置
在程序中,很容易配置串口的属性,这些属性定义在结构体struct termios中。为在程序中使用该结构体,需要包含文件
#define NCCS 19
struct termios {
tcflag_t c_iflag;
tcflag_t c_oflag;
tcflag_t c_cflag;
tcflag_t c_ispeed;
tcflag_t c_ospeed;
cc_t c_line;
cc_t c_cc[NCCS];
};
其中成员c_line在POSIX(Portable Operating System Interface for UNIX)系统中不使用。对于支持POSIX终端接口的系统中,对于端口属性的设置和获取要用到两个重要的函数是:
(1).int tcsetattr(int fd,int opt_DE,*ptr)
该函数用来设置终端控制属性,其参数说明如下:
l fd:待操作的文件描述符
l opt_DE:选项值,有三个选项以供选择:
TCSANOW: 不等数据传输完毕就立即改变属性
TCSADRAIN:等待所有数据传输结束才改变属性
TCSAFLUSH:清空输入输出缓冲区才改变属性
l *ptr:指向termios结构的指针
函数返回值:成功返回0,失败返回-1。
(2).int tcgetattr(int fd,*ptr)
该函数用来获取终端控制属性,它把串口的默认设置赋给了termios数据数据结构,其参数说明如下:
l fd:待操作的文件描述符
l *ptr:指向termios结构的指针
函数返回值:成功返回0,失败返回-1。
4. 打开串口
在前面已经提到linux下的串口访问是以设备文件形式进行的,所以打开串口也即是打开文件的操作。函数原型可以如下所示:
int open(“DE_name”,int open_Status)
参数说明:
(1).DE_name:要打开的设备文件名
比如要打开串口1,即为/dev/ttyS0。
(2).open_Status:文件打开方式,可采用下面的文件打开模式:
l O_RDONLY:以只读方式打开文件
l O_WRONLY:以只写方式打开文件
l O_RDWR:以读写方式打开文件
l O_APPEND:写入数据时添加到文件末尾
l O_CREATE:如果文件不存在则产生该文件,使用该标志需要设置访问权限位mode_t
l O_EXCL:指定该标志,并且指定了O_CREATE标志,如果打开的文件存在则会产生一个错误
l O_TRUNC:如果文件存在并且成功以写或者只写方式打开,则清除文件所有内容,使得文件长度变为0
l O_NOCTTY:如果打开的是一个终端设备,这个程序不会成为对应这个端口的控制终端,如果没有该标志,任何一个输入,例如键盘中止信号等,都将影响进程。
l O_NONBLOCK:该标志与早期使用的O_NDELAY标志作用差不多。程序不关心DCD信号线的状态,如果指定该标志,进程将一直在休眠状态,直到DCD信号线为0。
函数返回值:
成功返回文件描述符,如果失败返回-1
例如假定以可读写方式打开/dev/ttyS0设备,就可以这样操作:
#include
......
......
int fd;
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | 0_NOCTTY);
if(fd == -1)
perror("Can not open Serial_Port 1\n!");
........
........
5. 串口读操作(接收端)
用open函数打开设备文件,函数返回一个文件描述符(file descriptors,fd),通过文件描述符来访问文件。读串口操作是通过read函数来完成的。函数原型如下:
int read(int fd, *buffer,length);
参数说明:
(1).int fd:文件描述符
(2).*buffer:数据缓冲区
(3).length:要读取的字节数
函数返回值:
读操作成功读取返回读取的字节数,失败则返回-1。
6. 串口写操作(发送端)
写串口操作是通过write函数来完成的。函数原型如下:
write(int fd, *buffer,length);
参数说明:
(1).fd:文件描述符
(2).*buffer:存储写入数据的数据缓冲区
(3).length:写入缓冲去的数据字节数
函数返回值:
成功返回写入数据的字节数,该值通常等于length,如果写入失败返回-1。
例如:向终端设备发送初始化命令
#include
......
......
int n
sbuf[]={Hello,this is a Serial_Port test!\n };//待发送数据
int len_send="sizeof"(sbuf);//发送缓冲区字节数定义
n = write(fd,sbuf,len_send); //写缓冲区
if(n == -1)
{
printf("Wirte sbuf error.\n");
}
......
......
7. 关闭串口
对设备文件的操作与对普通文件的操作一样,打开操作之后还需要关闭,关闭串口用函数close( )来操作,函数原型为:
int close(int fd);
参数说明:
fd:文件描述符
函数返回值:
成功返回 0 ,失败返回 -1 。int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);
int tcsetattr(int fd, int optional_actions, struct termios *termios_p);
int tcsendbreak(int fd, int duration);
int tcdrain(int fd);
int tcflush(int fd, int queue_selector);
int tcflow(int fd, int action);
int cfmakeraw(struct termios *termios_p);
speed_t cfgetispeed(struct termios *termios_p);
speed_t cfgetospeed(struct termios *termios_p);
int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
这里描述的大部分属性有一个 termios_p 类型的参数,它是指向一个 termios 结构的指针。这个结构包含了至少下列成员:
tcflag_t c_iflag; tcflag_t c_oflag; tcflag_t c_cflag; tcflag_t c_lflag; cc_t c_cc[NCCS];
c_iflag 标志常量:
POSIX.1 中定义的 c_oflag 标志常量:
其余 c_oflag 标志常量定义在 POSIX 1003.1-2001 中,除非另外说明。
c_cflag 标志常量:
(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 。)
c_lflag 标志常量:
c_cc 数组定义了特殊的控制字符。符号下标 (初始值) 和意义为:
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。) (?)
tcgetattr() 得到与 fd 指向的对象相关的参数,将它们保存于 termios_p 引用的 termios 结构中。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() 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 指定了什么时候改变会起作用:
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:
tcflow() 挂起 fd 引用的对象上的数据传输或接收,取决于 action 的值:
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;
cfgetospeed() 返回 termios_p 指向的 termios 结构中存储的输出波特率
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。
cfgetispeed() 返回 termios 结构中存储的输入波特率。
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。
cfgetispeed() 返回 termios 结构中存储的输入波特率。
cfgetospeed() 返回 termios 结构中存储的输出波特率。
其他函数返回:
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。
tcsendbreak 中非零的 duration 有不同的效果。SunOS 指定中断 duration*N 秒,其中 N 至少为 0.25,不高于 0.5 。Linux, AIX, DU, Tru64 发送 duration 微秒的 break 。FreeBSD, NetBSD, HP-UX 以及 MacOS 忽略 duration 的值。在 Solaris 和 Unixware 中, tcsendbreak 搭配非零的 duration 效果类似于tcdrain。
所有的范例来源自 miniterm.c
. The type ahead 暂存器被限制在 255 个字元, 就跟标准输入程序的最大字串长度相同 (
或
).
参考程序码中的注解它会解释不同输入模式的使用. 我希望这些程序码都能被了解. 标准输入程序的程序范例的注解写得最好, 其它的范例都只在不同于其它范例的地方做注解.
叙述不是很完整, 但可以激励你对这范例做实验, 以延生出合于你所需应用程序的最佳解.
别忘记要把序列埠的权限设定正确 (也就是: chmod a+rw /dev/ttyS1
)!
#include#include #include #include #include #define BAUDRATE B38400 #define MODEMDEVICE "/dev/ttyS1" #define _POSIX_SOURCE 1 #define FALSE 0 #define TRUE 1 volatile int STOP=FALSE; main() { int fd,c, res; struct termios oldtio,newtio; char buf[255]; fd = open(MODEMDEVICE, O_RDWR | O_NOCTTY ); if (fd <0) {perror(MODEMDEVICE); exit(-1); } tcgetattr(fd,&oldtio); bzero(&newtio, sizeof(newtio)); newtio.c_cflag = BAUDRATE | CRTSCTS | CS8 | CLOCAL | CREAD; newtio.c_iflag = IGNPAR | ICRNL; newtio.c_oflag = 0; newtio.c_lflag = ICANON; newtio.c_cc[VINTR] = 0; newtio.c_cc[VQUIT] = 0; newtio.c_cc[VERASE] = 0; newtio.c_cc[VKILL] = 0; newtio.c_cc[VEOF] = 4; newtio.c_cc[VTIME] = 0; newtio.c_cc[VMIN] = 1; newtio.c_cc[VSWTC] = 0; newtio.c_cc[VSTART] = 0; newtio.c_cc[VSTOP] = 0; newtio.c_cc[VSUSP] = 0; newtio.c_cc[VEOL] = 0; newtio.c_cc[VREPRINT] = 0; newtio.c_cc[VDISCARD] = 0; newtio.c_cc[VWERASE] = 0; newtio.c_cc[VLNEXT] = 0; newtio.c_cc[VEOL2] = 0; tcflush(fd, TCIFLUSH); tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio); while (STOP==FALSE) { res = read(fd,buf,255); buf[res]=0; printf(":%s:%d\n", buf, res); if (buf[0]=='z') STOP=TRUE; } tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio); }
在非标准的输入程序模式下, 输入的资料不会被组合成一行而输入后的处理功能 (清除, 杀掉, 删除, 等等.) 都不能使用. 这个模式有两个功能控制参数: c_cc[VTIME]
设定字元输入时间计时器, 及 c_cc[VMIN]
设定满足读取功能的最低字元接收个数.
如果 MIN > 0 且 TIME = 0, MIN 设定为满足读取功能的最低字元接收个数. 由于 TIME 是 零, 所以计时器将不被使用.
如果 MIN = 0 且 TIME > 0, TIME 将被当做逾时设定值. 满足读取功能的情况为读取到单一字元, 或者超过 TIME 所定义的时间 (t = TIME *0.1 s). 如果超过 TIME 所定义的时间, 则不会传回任何字元.
如果 MIN > 0 且 TIME > 0, TIME 将被当做一个分割字元组的计时器. 满足读取功能的条件为接收到 MIN 个数的字元, 或两个字元的间隔时间超过 TIME 所定义的值. 计时器会在每读到一个字元后重新计时, 且只会在第一个字元收到后才会启动.
如果 MIN = 0 且 TIME = 0, 读取功能就马上被满足. 目前所存在的字元组个数, 或者 将回传的字元组个数. 根据 Antonino (参考 贡献) 所说, 你可以用 fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);
在读取前得到相同的结果.
藉由修改 newtio.c_cc[VTIME]
及 newtio.c_cc[VMIN]
上述的模式就可以测试了.
#include#include #include #include #include #define BAUDRATE B38400 #define MODEMDEVICE "/dev/ttyS1" #define _POSIX_SOURCE 1 #define FALSE 0 #define TRUE 1 volatile int STOP=FALSE; main() { int fd,c, res; struct termios oldtio,newtio; char buf[255]; fd = open(MODEMDEVICE, O_RDWR | O_NOCTTY ); if (fd <0) {perror(MODEMDEVICE); exit(-1); } tcgetattr(fd,&oldtio); bzero(&newtio, sizeof(newtio)); newtio.c_cflag = BAUDRATE | CRTSCTS | CS8 | CLOCAL | CREAD; newtio.c_iflag = IGNPAR; newtio.c_oflag = 0; newtio.c_lflag = 0; newtio.c_cc[VTIME] = 0; newtio.c_cc[VMIN] = 5; tcflush(fd, TCIFLUSH); tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio); while (STOP==FALSE) { res = read(fd,buf,255); buf[res]=0; printf(":%s:%d\n", buf, res); if (buf[0]=='z') STOP=TRUE; } tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio); }
#include#include #include #include #include #include #define BAUDRATE B38400 #define MODEMDEVICE "/dev/ttyS1" #define _POSIX_SOURCE 1 #define FALSE 0 #define TRUE 1 volatile int STOP=FALSE; void signal_handler_IO (int status); int wait_flag=TRUE; main() { int fd,c, res; struct termios oldtio,newtio; struct sigaction saio; char buf[255]; fd = open(MODEMDEVICE, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK); if (fd <0) {perror(MODEMDEVICE); exit(-1); } saio.sa_handler = signal_handler_IO; saio.sa_mask = 0; saio.sa_flags = 0; saio.sa_restorer = NULL; sigaction(SIGIO,&saio,NULL); fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); fcntl(fd, F_SETFL, FASYNC); tcgetattr(fd,&oldtio); newtio.c_cflag = BAUDRATE | CRTSCTS | CS8 | CLOCAL | CREAD; newtio.c_iflag = IGNPAR | ICRNL; newtio.c_oflag = 0; newtio.c_lflag = ICANON; newtio.c_cc[VMIN]=1; newtio.c_cc[VTIME]=0; tcflush(fd, TCIFLUSH); tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio); while (STOP==FALSE) { printf(".\n");usleep(100000); if (wait_flag==FALSE) { res = read(fd,buf,255); buf[res]=0; printf(":%s:%d\n", buf, res); if (res==1) STOP=TRUE; wait_flag = TRUE; } } tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio); } void signal_handler_IO (int status) { printf("received SIGIO signal.\n"); wait_flag = FALSE; }
这一段很短. 它只能被拿来当成写程序时的提示, 故范例程序也很简短. 但这个范例不只能用在序列埠上, 还可以用在被当成文档来使用的装置上.
select 呼叫及伴随它所引发的巨集共用 fd_set
. fd_set
则是一个位元阵列, 而其中每一个位元代表一个有效的文档叙述结构. select
呼叫接受一个有效的文档叙述结构并传回 fd_set
位元阵列, 而该位元阵列中若有某一个位元为 1, 就表示相对映的文档叙述结构的文档发生了输入, 输出或有例外事件. 而这些巨集提供了所有处理 fd_set
的功能. 亦可参考手册 select(2).
#include#include #include main() { int fd1, fd2; fd_set readfs; int maxfd; int loop=1; fd1 = open_input_source("/dev/ttyS1"); if (fd1<0) exit(0); fd2 = open_input_source("/dev/ttyS2"); if (fd2<0) exit(0); maxfd = MAX (fd1, fd2)+1; while (loop) { FD_SET(fd1, &readfs); FD_SET(fd2, &readfs); select(maxfd, &readfs, NULL, NULL, NULL); if (FD_ISSET(fd1)) handle_input_from_source1(); if (FD_ISSET(fd2)) handle_input_from_source2(); } }
这个范例程序在等待输入信号出现前, 不能确定它会停顿下来. 如果你需要在输入时加入逾时功能, 只需把 select 呼叫换成:
int res; struct timeval Timeout; Timeout.tv_usec = 0; Timeout.tv_sec = 1; res = select(maxfd, &readfs, NULL, NULL, &Timeout); if (res==0)
这个程序会在 1 秒钟后逾时. 如果超过时间, select 会传回 0, 但是应该留意 Timeout
的时间递减是由select
所等待输入信号的时间为基准. 如果逾时的值是 0, select 会马上结束返回.
Linux 环境下使用RS-232接口
RS是英文 "推荐标准"的缩写
232为标识号
RS-485
串口通信表示计算机一次传送一个位的数据,
当使用串行通信时,每个字的数据是一个位一个位的传输或接收的,
每个位不是高电平,就是低电平.
串行通信的速率通常是使用"位/每秒"的方式来表示的,即波特率。
全双工--计算机可以同时收发数据,
它有两个独立的数据通道,一个输入,一个输出,
半双工意味着计算机不能同时收发信息,
只能有一人通道进行通信.
流控:
通常,当数据在两个串行接口之间进行传输时需要对其进行控制.
这通常依赖于串行通信连接的各种规定,
对异步数据传输的控制有两种方法.
一种叫:“软件”流控 。
一种叫: “硬件"流控 。
串口设备:
打开一个串行口
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int open_port(void)
{
int fd;
fd=open("/dev/ttyS0",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
if (fd == -1)
{
perror("open_port : Unable to open /dev/ttyS0");
}
else
fcntl(fd,F_SETFL,0);
return (fd);
}
//O_NOCTTY 标志 ,该程序不想成为此端口的“控制终端"。
如果没有强调这一点,
//O_NDELAY标志 , 标志告诉Linux ,该程序并不关注DCD信叼线所处的状态,
即不管另外一端的设备是在运行还是被挂起。如果没有指定该标志,那么程序就会被设置睡
眠状态,
(2)向端口写数据
向端口写数据是很容易的,只要使用write()系统调用就可以了。
例如:
n=write(fd,"ATZ\r",4);
if (n<0)
fputs("write() of 4 bytes failed!\n",stderr);
write函数返回发送数据的个数,如果出现错误,则返回 -1。
(3) 读端口数据
从端口读数据则需要些技巧。如果在原始数据的模式下对端口进行操作,
read()系统调用将返回串行口输入缓冲区中所有的字符数据,不管有多少,
如果没有数据,那么该调用将被阻塞.处于等待状态,直到有字符输入,
或者到了规定的时限和出现错误为止,
通过以下方法,能使read函数立即返回。
fcntl(fd,F_SETFL,FNDELAY);
FNDELAY 函数使read函数在端口没月字符存在的情况下,立刻返回0,
如果要恢复正常(阻塞)状态,可以调用fcntl()函数,不要FNDELAY参数,
如下所示:
fcntl(Fd,F_SETFL,0);
在使用O_NDELAY参数打开串行口后,同样与使用了该函数调用。
fcntl(fd,F_SETFL,0);
POSIX终端接口
串口,波特率,字符大小等,
POSIX函数是 tcgetattr()和tcsetattr()
获取和设置终端的属性,
可以提供 structrure termios的指针,
termios结构的成员 :
参数 功能
C_cflag 控制参数
C_
原文地址:
http://blog.chinaunix.net/u/19671/showart_194522.html