关于Linux下串口通信的一点心得
这几天，由于长春门检系统项目的需要，涉及到了读卡器信息的串口读取，所以在Linux下串口信息的读取有了一点心得体会。
1. 打开串口
与其他的关于设备编程的方法一样，在Linux下，操作、控制串口也是通过操作起设备文件进行的。在Linux下，串口的设备文件是/dev/ttyS0或/dev/ttyS1等。因此要读写串口，我们首先要打开串口：
char *dev = "/dev/ttyS0"; //串口1
int fd = open( dev, O_RDWR );
//| O_NOCTTY | O_NDELAY
if (-1 == fd)
{
perror("Can't Open Serial Port");
return -1;
}
else
return fd;
2. 设置串口速度
打开串口成功后，我们就可以对其进行读写了。首先要设置串口的波特率：
int speed_arr[] = { B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300,
B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, };
int name_arr[] = {38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400,
19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, };
void set_speed(int fd, int speed){
int i;
int status;
struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) {
if (speed == name_arr[i]) {
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
cfsetispeed(&Opt, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&Opt, speed_arr[i]);
status = tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt);
if (status != 0) {
perror("tcsetattr fd");
return;
}
tcflush(fd,TCIOFLUSH);
}
}
}
3. 设置串口信息
这主要包括：数据位、停止位、奇偶校验位这些主要的信息。
/**
*@brief 设置串口数据位，停止位和效验位
*@param fd 类型 int 打开的串口文件句柄
*@param databits 类型 int 数据位 取值 为 7 或者8
*@param stopbits 类型 int 停止位 取值为 1 或者2
*@param parity 类型 int 效验类型 取值为N,E,O,,S
*/
int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
struct termios options;
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) {
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/
options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/
switch (databits) /*设置数据位数*/
{
case 7:
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size/n"); return (FALSE);
}
switch (parity)
{
case 'n':
case 'N':
options.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */
options.c_iflag &= ~INPCK; /* Enable parity checking */
break;
case 'o':
case 'O':
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* 设置为奇效验*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'e':
case 'E':
options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* 转换为偶效验*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'S':
case 's': /*as no parity*/
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported parity/n");
return (FALSE);
}
/* 设置停止位*/
switch (stopbits)
{
case 1:
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
case 2:
options.c_cflag |= CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported stop bits/n");
return (FALSE);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n')
options.c_iflag |= INPCK;
tcflush(fd,TCIFLUSH);
options.c_cc[VTIME] = 0; /* 设置超时0 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 3");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
在上述代码中，有两句话特别重要：
options.c_cc[VTIME] = 0; /* 设置超时0 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/
这两句话决定了对串口读取的函数read()的一些功能。我将着重介绍一下他们对read()函数的影响。
对串口操作的结构体是
Struct{
tcflag_t c_iflag; /*输入模式标记*/
tcflag_t c_oflag; /*输出模式标记*/
tcflag_t c_cflag; /*控制模式标记*/
tcflag_t c_lflag; /*本地模式标记*/
cc_t c_line; /*线路规程*/
cc_t c_cc[NCCS]; /*控制符号*/
}；
其中cc_t c_line只有在一些特殊的系统程序(比如，设置通过tty设备来通信的网络协议)中才会用。在数组c_cc中有两个下标(VTIME和VMIN)对应的元素不是控制符，并且只是在原始模式下有效。只有在原始模式下，他们决定了read()函数在什么时候返回。在标准模式下，除非设置了O_NONBLOCK选项，否则只有当遇到文件结束符或各行的字符都已经编辑完毕后才返回。
控制符VTIME和VMIN之间有着复杂的关系。VTIME定义要求等待的零到几百毫秒的时间量(通常是一个8位的unsigned char变量，取值不能大于cc_t)。VMIN定义了要求等待的最小字节数(不是要求读的字节数——read()的第三个参数才是指定要求读的最大字节数)，这个字节数可能是0。
l 如果VTIME取0，VMIN定义了要求等待读取的最小字节数。函数read()只有在读取了VMIN个字节的数据或者收到一个信号的时候才返回。
l 如果VMIN取0，VTIME定义了即使没有数据可以读取，read()函数返回前也要等待几百毫秒的时间量。这时，read()函数不需要像其通常情况那样要遇到一个文件结束标志才返回0。
l 如果VTIME和VMIN都不取0，VTIME定义的是当接收到第一个字节的数据后开始计算等待的时间量。如果当调用read函数时可以得到数据，计时器马上开始计时。如果当调用read函数时还没有任何数据可读，则等接收到第一个字节的数据后，计时器开始计时。函数read可能会在读取到VMIN个字节的数据后返回，也可能在计时完毕后返回，这主要取决于哪个条件首先实现。不过函数至少会读取到一个字节的数据，因为计时器是在读取到第一个数据时开始计时的。
l 如果VTIME和VMIN都取0，即使读取不到任何数据，函数read也会立即返回。同时，返回值0表示read函数不需要等待文件结束标志就返回了。
这就是这两个变量对read函数的影响。我使用的读卡器每次传送的数据是13个字节，一开始，我把它们设置成
options.c_cc[VTIME] = 150
options.c_cc[VMIN] = 0;
结果，每次读取的信息只有8个字节，剩下的5个字节要等到下一次打卡时才能收到。就是由于这个原因造成的。根据上面规则的第一条，我把VTIME取0，VMIN=13，也就是正好等于一次需要接收的字节数。这样就实现了一次读取13个字节值。同时，得出这样的结论，如果读卡器送出的数据为n个字节，那么就把VMIN=n，这样一次读取的信息正好为读卡器送出的信息，并且读取的时候不需要进行循环读取。
4. 读取数据
有了上面的函数后，我设置了串口的基本信息，根据我们自己的实际情况，设置了相应的参数，就可以读取数据了。
void getcardinfo(char *buff){
int fd;
int nread,count=0;
char tempbuff[13];
char *dev = "/dev/ttyS0"; //串口1
fd = OpenDev(dev);
set_speed(fd,9600);
if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE) {
printf("Set Parity Error/n");
//return -1;
}
while (1) //循环读取数据
{
count=0;
//sleep(5000);
while(1)
{
if((nread = read(fd, tempbuff, 13))>0)
{
//printf("/nLen %d/n",nread);
memcpy(&buff[count],tempbuff,nread);
count+=nread;
}
if(count==13)
{
buff[count+1] = '/0';
//printf( "/n%s", buff);
break;
}
}
//break;
}
//return buff;
close(fd);
pthread_exit(NULL);
//close(fd);
// exit (0);
}
这是我原来的程序，其实把VMIN设置以后，可以改成：
void getcardinfo(char *buff){
int fd;
int nread,count=0;
char tempbuff[13];
char *dev = "/dev/ttyS0"; //串口1
fd = OpenDev(dev);
set_speed(fd,9600);
if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE) {
printf("Set Parity Error/n");
//return -1;
}
nread = read(fd, buff, 13)
close(fd);
}
5. 程序完整代码：
#include <stdio.h> /*标准输入输出定义*/
#include <stdlib.h> /*标准函数库定义*/
#include <unistd.h> /*Unix 标准函数定义*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> /*文件控制定义*/
#include <termios.h> /*PPSIX 终端控制定义*/
#include <errno.h> /*错误号定义*/
#define FALSE -1
#define TRUE 0
/**
*@brief 设置串口通信速率
*@param fd 类型 int 打开串口的文件句柄
*@param speed 类型 int 串口速度
*@return void
*/
int speed_arr[] = { B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300,
B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, };
int name_arr[] = {38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400,
19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, };
void set_speed(int fd, int speed){
int i;
int status;
struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) {
if (speed == name_arr[i]) {
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
cfsetispeed(&Opt, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&Opt, speed_arr[i]);
status = tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt);
if (status != 0) {
perror("tcsetattr fd");
return;
}
tcflush(fd,TCIOFLUSH);
}
}
}
/**
*@brief 设置串口数据位，停止位和效验位
*@param fd 类型 int 打开的串口文件句柄
*@param databits 类型 int 数据位 取值 为 7 或者8
*@param stopbits 类型 int 停止位 取值为 1 或者2
*@param parity 类型 int 效验类型 取值为N,E,O,,S
*/
int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
struct termios options;
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) {
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/
options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/
switch (databits) /*设置数据位数*/
{
case 7:
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size/n"); return (FALSE);
}
switch (parity)
{
case 'n':
case 'N':
options.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */
options.c_iflag &= ~INPCK; /* Enable parity checking */
break;
case 'o':
case 'O':
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* 设置为奇效验*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'e':
case 'E':
options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* 转换为偶效验*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'S':
case 's': /*as no parity*/
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported parity/n");
return (FALSE);
}
/* 设置停止位*/
switch (stopbits)
{
case 1:
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
case 2:
options.c_cflag |= CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported stop bits/n");
return (FALSE);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n')
options.c_iflag |= INPCK;
tcflush(fd,TCIFLUSH);
options.c_cc[VTIME] = 0; /* 设置超时15 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 3");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
/**********************************************************************
代码说明：使用串口一测试的，发送的数据是字符，
但是没有发送字符串结束符号，所以接收到后，后面加上了结束符号
**********************************************************************/
/*********************************************************************/
int OpenDev(char *Dev)
{
int fd = open( Dev, O_RDWR );
//| O_NOCTTY | O_NDELAY
if (-1 == fd)
{
perror("Can't Open Serial Port");
return -1;
}
else
return fd;
}
void getcardinfo(char *buff){
int fd;
int nread,count=0;
char tempbuff[13];
char *dev = "/dev/ttyS0"; //串口1
fd = OpenDev(dev);
set_speed(fd,9600);
if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE) {
printf("Set Parity Error/n");
//return -1;
}
while (1) //循环读取数据
{
count=0;
//sleep(5000);
while(1)
{
if((nread = read(fd, tempbuff, 13))>0)
{
//printf("/nLen %d/n",nread);
memcpy(&buff[count],tempbuff,nread);
count+=nread;
}
if(count==13)
{
buff[count+1] = '/0';
//printf( "/n%s", buff);
break;
}
}
//break;
}
//return buff;
close(fd);
pthread_exit(NULL);
//close(fd);
// exit (0);
}