Ubuntu18.04 实现串口通信
最近由于项目需要， 研究了关于在ubuntu下串口通信的功能实现。期间遇到一些问题，跟大家分享下。
1. 代码
comm_service.h
#ifndef comm_service_h
#define comm_service_h
//串口相关的头文件
#include /*标准输入输出定义*/
#include /*标准函数库定义*/
#include /*Unix 标准函数定义*/
#include
#include
#include
#include
#include /*文件控制定义*/
#include /*PPSIX 终端控制定义*/
#include /*错误号定义*/
#include
//宏定义
#define FALSE -1
#define TRUE 0
namespace dst_ccms_api
{
class comm_service
{
public:
comm_service();
~comm_service();
/*******************************************************************
*名称： CommOpen
*功能： 打开串口并返回串口设备文件描述
*param： port 串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
*return： void
*******************************************************************/
int CommOpen(char *port);
/*******************************************************************
*名称： CommClose
*功能： 关闭串口并返回串口设备文件描述
*param： fd 文件描述符
*return： void
*******************************************************************/
void CommClose();
/*******************************************************************
*名称： CommInit
*功能： 串口初始化
*param： fd 串口文件描述符
* speed 串口速度
* flow_ctrl 数据流控制 (0:不使用 1:硬件流控制 2:软件流控制)
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N(无校验位),E(偶检验),O(奇校验)
*return： 正确返回为1，错误返回为-1
*******************************************************************/
int CommInit(int baudrate, int flow_ctrl, int databits, int stopbits, int parity);
/*******************************************************************
*名称： CommRecv
*功能： 接收串口数据
*param： rcv_buf 接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中
* data_len 一帧数据的长度
*return： 正确返回为1，错误返回为-1
*******************************************************************/
int CommRecv(char *rcv_buf, int data_len);
/*******************************************************************
*名称： CommSend
*功能： 发送数据
*param： send_buf 存放串口发送数据
* data_len 一帧数据的长度
*return： 正确返回为1，错误返回为-1
*******************************************************************/
int CommSend(char *send_buf, int data_len);
/*******************************************************************
*名称： getCommFD
*功能： 获取文件描述
*return： 文件描述句柄
*******************************************************************/
int CommGetFD() const;
/*******************************************************************
*名称： serialFlush
*功能： 清除缓冲区 TCIOFLUSH(刷清输入、输出队列) TCIFLUSH(刷清输入队列) TCIFLUSH (刷清输出队列)
*return： true:开启 flase:关闭
*******************************************************************/
void CommFlush(int flush);
private:
/*******************************************************************
*名称： commSet
*功能： 设置串口数据位，停止位和效验位
*param： fd 串口文件描述符
* baudrate 波特率
* flow_ctrl 数据流控制
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N,E,O,,S
*return： void
*******************************************************************/
int commSet(int baudrate, int flow_ctrl, int databits, int stopbits, int parity);
/*******************************************************************
*名称： commIsOpen
*功能： 串口是否开启
*return： true:开启 flase:关闭
*******************************************************************/
bool commIsOpen() const;
/*******************************************************************
*名称： serial_set_speci_baud
*功能： 非特定波特率设置
*param： options 配置
baud 非标准波特率(如28800..)
*return： 正确返回为0，错误返回为-1
*******************************************************************/
int serial_set_speci_baud(struct termios &options,int baud);
int m_fd; // 文件描述句柄
};
} // namespace qh_dst_ccms_api
#endif comm_service.cpp
#include "comm_service.h"
#include "common_logger.h"
using namespace dst_ccms_api;
using namespace J_COMMON_UTIL;
comm_service::comm_service() : m_fd(-1) {}
comm_service::~comm_service() {}
int comm_service::CommOpen(char *port)
{
if (commIsOpen())
return 1;
m_fd = open(port, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (m_fd < 0)
{
LError("Can't Open Serial Port.");
return -1;
}
//恢复串口为阻塞状态
if (fcntl(m_fd, F_SETFL, 0) < 0)
{
LError("fcntl failed.");
return -1;
}
//测试是否为终端设备
if (0 == isatty(STDIN_FILENO))
{
LError("standard input is not a terminal device.");
return -1;
}
return 1;
}
void comm_service::CommClose()
{
if (!commIsOpen())
return;
close(m_fd);
}
int comm_service::commSet(int baudrate, int flow_ctrl, int databits, int stopbits, int parity)
{
if (!commIsOpen())
return -1;
int i;
int status;
int speed_arr[] = {B115200, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300};
int name_arr[] = {115200, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300};
struct termios options;
/* tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数，并将它们保存于options,该函数还可以测试配置是否正确，
该串口是否可用等。若调用成功，函数返回值为0，若调用失败，函数返回值为1. */
if (tcgetattr(m_fd, &options) != 0)
{
LError("commSet tcgetattr error.");
return (FALSE);
}
bool isStandard = false;
//设置串口输入波特率和输出波特率
for (i = 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++)
{
if (baudrate == name_arr[i])
{
cfsetispeed(&options, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&options, speed_arr[i]);
isStandard =true;
break;
}
}
if(!isStandard){
// 非标准波特率
int res = serial_set_speci_baud(options, baudrate);
if (res != 0)
{
LError("commSet serial_set_speci_baud error.");
return (FALSE);
}
}
//修改控制模式，保证程序不会占用串口
options.c_cflag |= CLOCAL;
//修改控制模式，使得能够从串口中读取输入数据
options.c_cflag |= CREAD;
//设置数据流控制
switch (flow_ctrl)
{
case 0: //不使用流控制
options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
break;
case 1: //使用硬件流控制
options.c_cflag |= CRTSCTS;
break;
case 2: //使用软件流控制
options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
break;
}
//设置数据位,屏蔽其他标志位
options.c_cflag &= ~CSIZE;
switch (databits)
{
case 5:
options.c_cflag |= CS5;
break;
case 6:
options.c_cflag |= CS6;
break;
case 7:
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
LError("Unsupported data size.");
return (FALSE);
}
//设置校验位
switch (parity)
{
case 'n':
case 'N': //无奇偶校验位。
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_iflag &= ~INPCK;
//options.c_iflag &= ~(BRKINT | ICRNL | INPCK | ISTRIP | IXON);
break;
case 'o':
case 'O': //设置为奇校验
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case 'e':
case 'E': //设置为偶校验
options.c_cflag |= PARENB;
options.c_cflag &= ~PARODD;
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case 's':
case 'S': //设置为空格
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
default:
LError("Unsupported parity.");
return (FALSE);
}
// 解决二进制传输时，数据遇到0x0d , 0x11,0x13 会被丢掉的问题 J. 1027
options.c_iflag &= ~(BRKINT | ICRNL | ISTRIP | IXON);
// 设置停止位
switch (stopbits)
{
case 1:
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
case 2:
options.c_cflag |= CSTOPB;
break;
default:
LError("Unsupported stop bits.");
return (FALSE);
}
//修改输出模式，原始数据输出
options.c_oflag &= ~OPOST;
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
//options.c_lflag &= ~(ISIG | ICANON);
//设置等待时间和最小接收字符
options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */
options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */
//如果发生数据溢出，接收数据，但是不再读取 刷新收到的数据但是不读
tcflush(m_fd, TCIFLUSH);
//激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中）
if (tcsetattr(m_fd, TCSANOW, &options) != 0)
{
LError("com set error!");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
int comm_service::CommInit(int speed, int flow_ctrl, int databits, int stopbits, int parity)
{
if (!commIsOpen())
return -1;
//设置串口数据帧格式
return commSet(speed, flow_ctrl, databits, stopbits, parity) ;
}
int comm_service::CommRecv(char *rcv_buf, int data_len)
{
if (!commIsOpen())
return -1;
int len, fs_sel;
fd_set fs_read;
FD_ZERO(&fs_read);
FD_SET(m_fd, &fs_read);
struct timeval time;
time.tv_sec = 10;
time.tv_usec = 0;
//使用select实现串口的多路通信
fs_sel = select(m_fd + 1, &fs_read, NULL, NULL, &time);
if (fs_sel)
{
len = read(m_fd, rcv_buf, data_len);
return len;
}
else
return FALSE;
}
int comm_service::CommSend(char *send_buf, int data_len)
{
if (!commIsOpen())
return -1;
CommFlush(TCIFLUSH);
int len = 0;
len = write(m_fd, send_buf, data_len);
if (len == data_len)
return len;
else
{
tcflush(m_fd, TCOFLUSH);
return FALSE;
}
}
void comm_service::CommFlush(int flush)
{
if (!commIsOpen())
return;
tcflush(m_fd, flush);
}
int comm_service::CommGetFD() const
{
return m_fd;
}
bool comm_service::commIsOpen() const
{
return m_fd < 0 ? false : true;
}
int comm_service::serial_set_speci_baud(struct termios &options,int baud)
{
struct serial_struct ss,ss_set;
cfsetispeed(&options,B38400);
cfsetospeed(&options,B38400);
if((ioctl(m_fd,TIOCGSERIAL,&ss))<0){
LInfo("1.serial_set_speci_baud ioctl.");
return -1;
}
ss.flags = ASYNC_SPD_CUST;
ss.custom_divisor = ss.baud_base / baud;
if((ioctl(m_fd,TIOCSSERIAL,&ss))<0){
return -1;
}
ioctl(m_fd,TIOCGSERIAL,&ss_set);
return 0;
}2. 代码注释写的挺详细，就不说代码了，下面说下遇到的几个问题
1. 非标准波特率的问题。参考： 转帖：linux串口编程中非标准波特率的实现 (amobbs.com 阿莫电子论坛 - 东莞阿莫电子网站)
通常,在linux下面,设置串口使用终端IO的相关函数设置,如tcsetattr等函数，linux内部有一个对常用波特率列表的索引,根据设置的波特率用底层驱动来设置异步通信芯片的寄存器
但是在一些特定应用中需要用到非标准的波特率，比如125000、28800等 。对于非标准的任意波特率需要用ioctl(fd, TIOCGSERIAL, p)和ioctl(fd, TIOCSSERIAL, p)的配合，ioctl的最后一个参数是struct serial_struct *类型，在linux/serial.h中定义。其中baud_base是基准晶振频率/16(对于SEP4020来说，baud_base=sysclk/16)，你需要设的是custom_divisor这个值，最终的波特率计算公式为baud=baud_base/custom_divisor，所以要设置custom_divisor=baud_base/baud，。
具体过程为，先设置波特率设为38400(tcsetattr)，然后用TIOCGSERIAL得到当前的设置，将flags设置ASYNC_SPD_CUST位，设置custom_divisor，最后用TIOCSSERIAL设置。
代码实现:
int comm_service::serial_set_speci_baud(struct termios &options,int baud)
{
struct serial_struct ss,ss_set;
cfsetispeed(&options,B38400);
cfsetospeed(&options,B38400);
if((ioctl(m_fd,TIOCGSERIAL,&ss))<0){
LInfo("1.serial_set_speci_baud ioctl.");
return -1;
}
ss.flags = ASYNC_SPD_CUST;
ss.custom_divisor = ss.baud_base / baud;
if((ioctl(m_fd,TIOCSSERIAL,&ss))<0){
return -1;
}
ioctl(m_fd,TIOCGSERIAL,&ss_set);
return 0;
}2. 在测试过程中，发现接受的字符中缺少内容，总是接受不全。
解决办法：参考 ：解决方法：Linux串口接收字节0x11，0x0d，0x13丢失_Leung_ManWah的博客-CSDN博客
options.c_iflag &= ~(BRKINT | ICRNL | ISTRIP | IXON);最后：
1. 以上内容均来自网上，有一些原文找不到了，就没附原文链接，如作者有意见，please 楼下留言，我会及时修改。
2. 有需要的小伙伴可以参考下，也许可以少绕一些弯路 。
