Linux串口编程

这个话题，大家可能再熟悉不过了，网上资料很多，因为这是 linux 下编程比较重要的一个方面，懂这方面的人很多；这里我只是想给初学者简单的介绍下这方面的知识：
串口编程其实说白了， 是拿根串口线把电脑和所要控制的机器连接起来，然后在通过编程的方式对下位机进行发送指定的数据或进行控制，或进行传输，然后在接受下位机反馈回来的信息提示是否已经正确。是不是好俗！
串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议，常用 PC 机上包含的是 RS232 规格的串口，当然，除了 RS232 ，还有 RS485 和 RS422 两种规格，用于不同的设备通信；这里主要是介绍 RS232 串口编程。
在串口编程中，比较重要的是串口的设置，我们要设置的部分包括波特率，数据位，停止位，奇偶校验位；要注意的是，每台机器的串口默认设置可能是不同的，如果你没设置这些，仅仅按照默认设置进行发送数据，很可能出现 n 多异想不到而又查不出来的情况；所以，在真正通讯前，我们必须设置这些：

下面就开始介绍这些基本设置的函数，（其实都是些固定框架，程序中稍微改改就行） ~o~

1. 设置波特率

注意每台机器都有输出和输入接受信息的速度 ，所以用 cfsetispeed 和 cfsetospeed 来分别设置；注意到 struct termios 这样一个结构，它包括了串口端所有的设置，下面还要用到。它在 termios.h 中被定义。。还有一个地方比较难以理解，为什么设置了 speed_arr 和 name_arr 两个数组，这是因为在 linuxe 下，系统为波特率专门准备了一张表用 B38400,B19200...... 代替，而我们实际上传进去的只能是 38400,19200 这些值，所以我们拿我们传进去的和 name_arr 进行比较，如果相等则从系统对照表中取出相应值进行设置，如果不等证明传的值在系统对照表中没有，则不进行设置。

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; // 定义了这样一个结构
tcgetattr(fd, &Opt); // 用来得到机器原端口的默认设置
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++)
{
if (speed == name_arr) // 判断传进来是否相等
{
tcflush(fd, TCIOFLUSH); // 刷新输入输出缓冲
cfsetispeed(&Opt, speed_arr); // 这里分别设置
cfsetospeed(&Opt, speed_arr);
status = tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt); // 这是立刻把 bote rates 设置真正写到串口中去
if (status != 0)
perror("tcsetattr fd1"); // 设置错误
return;
}
tcflush(fd,TCIOFLUSH); // 同上
}
}

2 。设置奇偶校验，数据，停止位

这三个参数通常放在一起设置， databits 是数据位， stopbits 是停止位， parity 是校验位。
串口的这些设置是很复杂很复杂的， Termios 成员中共定义 c_cflag 控制项 c_lflag 线路项 c_iflag 输入项 c_oflag 输出项 c_cc 控制字符 c_ispeed 输入波特 c_ospeed 输出波特 那么多项，对于每一项都有很多的设置，这里我们不讲的那么复杂，就一个通用的串口框架进行解释，主要进行奇偶校验，数据，停止位的设置。而其他的一些控制项，在程序中用到时穿插讲解：


int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
struct termios options; // 定义一个结构
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) // 首先读取系统默认设置 options 中 , 必须
{
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}
options.c_cflag &= ~CSIZE; // 这是设置 c_cflag 选项不按位数据位掩码
switch (databits) /* 设置数据位数 */
{
case 7:
options.c_cflag |= CS7; // 设置 c_cflag 选项数据位为 7 位
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8; // 设置 c_cflag 选项数据位为 8 位
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size\n"); // 其他的都不支持
return (FALSE);
}
switch (parity) // 设置奇偶校验， c_cflag 和 c_iflag 有效
{
case 'n':
case 'N': // 无校验 当然都不选
options.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */
options.c_iflag &= ~INPCK; /* Enable parity checking */
break;
case 'o': // 奇校验 其中 PARENB 校验位有效； PARODD 奇校验
INPCK 检查校验
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': // 偶校验，奇校验不选就是偶校验了
options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* 转换为偶效验 */
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported parity\n");
return (FALSE);
}
/* 设置停止位 */
switch (stopbits) // 这是设置停止位数，影响的标志是 c_cflag
{
case 1:
options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 不指明表示一位停止位
break;
case 2:
options.c_cflag |= CSTOPB; // 指明 CSTOPB 表示两位，只有两种可能
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported stop bits\n");
return (FALSE);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n') // 这是设置输入是否进行校验
options.c_iflag |= INPCK;

// 这个地方是用来设置控制字符和超时参数的，一般默认即可。稍微要注意的是 c_cc 数组的 VSTART 和 VSTOP 元素被设定成 DC1 和 DC3 ，代表 ASCII 标准的 XON 和 XOFF 字符。所以如果在传输这两个字符的时候就传不过去，这时需要把软件流控制屏蔽 options.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);


options.c_cc[VTIME] = 150; // 15 seconds
options.c_cc[VMIN] = 0;

tcflush(fd,TCIFLUSH); /* Update the options and do it NOW */ // 刷新和立刻写进去
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 3");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
// 串口设置框架到这里就大概结束了，对于设置了数据位校验位停止位和波特率的端口已经可以传输大多数信息。在实际中的情况往往是很多特例，比如，
在用 write 发送数据时没有键入回车，信息就将发送不出去的情况，这主要是因为我们在输出输入时是按照 规范模式接受到回车或者换行才发送，而很多情况我们是不需要回车和换行的，这时，应当切换到行方式输入，设置 options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); 不经处理直接发送。
又比如
在我们发送字符 0x0d 的时候，往往接受端得到的字符是 0x0a 这是怎么回事，原因是在串口设置中 c_iflag 和 c_oflag 中存在从 NL-CR 和 CR-NL 的映射，也就是说，串口可以把回车和换行看成一个字符，所以，此时我们应该屏蔽掉这些，用 options.c_oflag &=~(INLCR|IGNCR|ICRNL|); 和 options.c_oflag &=~(ONLCR|OCRNL); 进行设置。

总之，串口的设置是很复杂也很麻烦的东西，具体情况要具体分析，找到相应的办法，如果发现数据不能传送，不妨耐点心在串口设置上找答案吧

言归正传，后面的东西就很简单了，接下来是打开串口：

int OpenDev(char *Dev)
{
int fd = open( Dev, O_RDWR ); //| O_NOCTTY | O_NDELAY 这种方式看 open 函数
if (-1 == fd)
{ /* 设置数据位数 */
perror("Can't Open Serial Port");
return -1;
}
else
return fd;

}

然后是数据的接受和发送，把通用的主函数贴下来，很容易的。

int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
int nread;
char buff[512];
char *dev ="/dev/ttyS0"; //linux 下的端口就是通过打开设备文件操作的
fd = OpenDev(dev); // 打开
if (fd>0)
set_speed(fd,19200); // 打开后设置波特率 19200
else
{
printf("Can't Open Serial Port!\n");
exit(0);
}
if (set_Parity(fd,8,1,'N')== FALSE) // 设置 8 ， 1 ， n 注意，这里和上面要和下位机相符才可能通信
{
printf("Set Parity Error\n");
exit(1);
}

// 一般读的时候一般都用 read ，写的时候一般都用 write,read 要注意阻塞后程序停止不动，所以要用 select 进行控制，注意 tv 每次循环都要设置； write 不用考虑阻塞，但要用循环写方式保证一定写完，其实读最好也用循环读方式保证一定能读到所有东西并且能拼接在一起，然后在进行其他操作。最后 while (1) 是串口通讯中常用的循环 就是一直执行，直到碰到 break; 这些东西挺烦琐，不过其实也没什么。这里就不详细说了，下面是个最最简单的。。
while(1)
{
while((nread = read(fd,buff,512))>0)
{
printf("\nLen %d\n",nread);
buff[nread+1]='\0';
printf("\n%s",buff);
}
}
//close(fd);
//exit(0);
}

完了，是不是不难，其实除了串口设置是新知识，，事实上 linux 都是文件，串口是设备文件，设置好后，其他的东西就当成文件进行操作吧。