linux串口通信

    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,具有连接线少,通讯简单,得到广泛的使用。
    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。
    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。
1) 设置波特率

# include < termios. h>
# include < unistd. h>
int cfsetispeed( struct termios * termios_p, speed_t speed) ;
int cfsetospeed( struct termios * termios_p, speed_t speed) ;


2) 设置属性:奇偶校验位、数据位、停止位。主要设置<termbits.h>中的termios结构体即可:

# define NCCS 19
struct termios {
        tcflag_t c_iflag; /* input mode flags */
        tcflag_t c_oflag; /* output mode flags */
        tcflag_t c_cflag; /* control mode flags */
        tcflag_t c_lflag; /* local mode flags */
        cc_t c_line; /* line discipline */
        cc_t c_cc[ NCCS] ; /* control characters */
} ;

有相应的函数供获取和设置属性:

int tcgetattr( int fd, struct termios * termios_p) ;
int tcsetattr( int fd, int optional_actions, struct termios * termios_p) ;


3) 打开、关闭和读写串口。串口作为设备文件,可以直接用文件描述符来进行操作。

# include < sys/ types. h>
# include < sys/ stat. h>
# include < fcntl. h>
int open ( const char * pathname, int flags) ;

# include < unistd. h>
int close ( int fd) ;

ssize_t write ( int fd, const void * buf, size_t count ) ;
       
ssize_t read ( int fd, void * buf, size_t count ) ;

网上的一个例子:

/*串口设备无论是在工控领域,还是在 嵌入式设备领域,应用都非常广泛。而串口编程也就显得必不可少。
偶然的一次机会,需要使用串口,而且操作系统还要求是Linux,因此,趁着这次机会,综合别人的代码,
进行了一次整理和封装。具体的封装格式为C代码,这样做是为了很好的移植性,使它可以在C和C++环境下,
都可以编译和使用。代码的头文件如下: */


///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//filename:stty.h

# ifndef __STTY_H__
# define __STTY_H__

//包含头文件

# include < stdio. h>
# include < stdlib. h>
# include < unistd. h>
# include < sys/ types. h>
# include < sys/ stat. h>
# include < fcntl. h>
# include < termios. h>
# include < errno . h>
# include < pthread. h>
//

// 串口设备信息结构

typedef struct tty_info_t
{
    int fd; // 串口设备ID

    pthread_mutex_t mt; // 线程同步互斥对象

    char name[ 24] ; // 串口设备名称,例:"/dev/ttyS0"

    struct termios ntm; // 新的串口设备选项

    struct termios otm; // 旧的串口设备选项

} TTY_INFO;
//

// 串口操作函数

TTY_INFO * readyTTY( int id) ;
int setTTYSpeed( TTY_INFO * ptty, int speed) ;
int setTTYParity( TTY_INFO * ptty, int databits, int parity, int stopbits) ;
int cleanTTY( TTY_INFO * ptty) ;
int sendnTTY( TTY_INFO * ptty, char * pbuf, int size) ;
int recvnTTY( TTY_INFO * ptty, char * pbuf, int size) ;
int lockTTY( TTY_INFO * ptty) ;
int unlockTTY( TTY_INFO * ptty) ;

# endif


/*从头文件中的函数定义不难看出,函数的功能,使用过程如下:
(1) 打开串口设备,调用函数setTTYSpeed();
(2) 设置串口读写的波特率,调用函数setTTYSpeed();
(3) 设置串口的属性,包括停止位、校验位、数据位等,调用函数setTTYParity();
(4) 向串口写入数据,调用函数sendnTTY();
(5) 从串口读出数据,调用函数recvnTTY();
(6) 操作完成后,需要调用函数cleanTTY()来释放申请的串口信息接口;
其中,lockTTY()和unlockTTY()是为了能够在多线程中使用。在读写操作的前后,需要锁定和释放串口资源。
具体的使用方法,在代码实现的原文件中,main()函数中进行了演示。下面就是源代码文件: */


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//stty.c


# include < stdio. h>
# include < sys/ ioctl. h>
# include "stty.h"

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 初始化串口设备并进行原有设置的保存

TTY_INFO * readyTTY( int id)
{
    TTY_INFO * ptty;

    ptty = ( TTY_INFO * ) malloc ( sizeof ( TTY_INFO) ) ;
    if ( ptty = = NULL )
        return NULL ;
    memset ( ptty, 0, sizeof ( TTY_INFO) ) ;
    pthread_mutex_init ( & ptty- > mt, NULL ) ;
    sprintf ( ptty- > name, "/dev/ttyS%d" , id) ;
    //

    // 打开并且设置串口

    ptty- > fd = open ( ptty- > name, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY) ;
    if ( ptty- > fd < 0)
    {
        free ( ptty) ;
        return NULL ;
    }
    //

    // 取得并且保存原来的设置

    tcgetattr( ptty- > fd, & ptty- > otm) ;
    return ptty;
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 清理串口设备资源

int cleanTTY( TTY_INFO * ptty)
{
    //

    // 关闭打开的串口设备

    if ( ptty- > fd> 0)
    {
        tcsetattr( ptty- > fd, TCSANOW, & ptty- > otm) ;
        close ( ptty- > fd) ;
        ptty- > fd = - 1;
        free ( ptty) ;
        ptty = NULL ;
    }

    return 0;
}


///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 设置串口通信速率

// ptty 参数类型(TTY_INFO *),已经初始化的串口设备信息结构指针

// speed 参数类型(int),用来设置串口的波特率

// return 返回值类型(int),函数执行成功返回零值,否则返回大于零的值

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int setTTYSpeed( TTY_INFO * ptty, int speed)
{
    int i;
    //

    // 进行新的串口设置,数据位为8位

    bzero( & ptty- > ntm, sizeof ( ptty- > ntm) ) ;
    tcgetattr( ptty- > fd, & ptty- > ntm) ;
    ptty- > ntm. c_cflag = /*CS8 |*/ CLOCAL | CREAD;

    switch ( speed)
    {
    case 300:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B300;
        break ;
    case 1200:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B1200;
        break ;
    case 2400:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B2400;
        break ;
    case 4800:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B4800;
        break ;
    case 9600:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B9600;
        break ;
    case 19200:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B19200;
        break ;
    case 38400:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B38400;
        break ;
    case 115200:
        ptty- > ntm. c_cflag | = B115200;
        break ;
    }
    ptty- > ntm. c_iflag = IGNPAR;
    ptty- > ntm. c_oflag = 0;
    //

    //

    tcflush( ptty- > fd, TCIFLUSH) ;
    tcsetattr( ptty- > fd, TCSANOW, & ptty- > ntm) ;
    //

    //

    return 0;
}
// 设置串口数据位,停止位和效验位

// ptty 参数类型(TTY_INFO *),已经初始化的串口设备信息结构指针

// databits 参数类型(int), 数据位,取值为7或者8

// stopbits 参数类型(int),停止位,取值为1或者2

// parity 参数类型(int),效验类型 取值为N,E,O,,S

// return 返回值类型(int),函数执行成功返回零值,否则返回大于零的值

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int setTTYParity( TTY_INFO * ptty, int databits, int parity, int stopbits)
{
    //

    // 取得串口设置

    if ( tcgetattr( ptty- > fd, & ptty- > ntm) ! = 0)
    {
        printf ( "SetupSerial [%s]/n" , ptty- > name) ;
        return 1;
    }

    bzero( & ptty- > ntm, sizeof ( ptty- > ntm) ) ;
    ptty- > ntm. c_cflag = CS8 | CLOCAL | CREAD;
    ptty- > ntm. c_iflag = IGNPAR;
    ptty- > ntm. c_oflag = 0;
    //

    // 设置串口的各种参数

    ptty- > ntm. c_cflag & = ~ CSIZE;
    switch ( databits)
    { //设置数据位数

    case 7:
        ptty- > ntm. c_cflag | = CS7;
        break ;
    case 8:
        ptty- > ntm. c_cflag | = CS8;
        break ;
    default :
        printf ( "Unsupported data size/n" ) ;
        return 5;
    }
    //

    //

    switch ( parity)
    { // 设置奇偶校验位数

    case n:
    case N:
        ptty- > ntm. c_cflag & = ~ PARENB; /* Clear parity enable */
        ptty- > ntm. c_iflag & = ~ INPCK; /* Enable parity checking */
        break ;
    case o:
    case O:
        ptty- > ntm. c_cflag | = ( PARODD| PARENB) ; /* 设置为奇效验*/
        ptty- > ntm. c_iflag | = INPCK; /* Disnable parity checking */
        break ;
    case e:
    case E:
        ptty- > ntm. c_cflag | = PARENB; /* Enable parity */
        ptty- > ntm. c_cflag & = ~ PARODD; /* 转换为偶效验*/
        ptty- > ntm. c_iflag | = INPCK; /* Disnable parity checking */
        break ;
    case S:
    case s: /*as no parity*/
        ptty- > ntm. c_cflag & = ~ PARENB;
        ptty- > ntm. c_cflag & = ~ CSTOPB;
        break ;
    default :
        printf ( "Unsupported parity/n" ) ;
        return 2;
    }
    //

    // 设置停止位

    switch ( stopbits)
    {
    case 1:
        ptty- > ntm. c_cflag & = ~ CSTOPB;
        break ;
    case 2:
        ptty- > ntm. c_cflag | = CSTOPB;
        break ;
    default :
        printf ( "Unsupported stop bits/n" ) ;
        return 3;
    }
    //

    //

    ptty- > ntm. c_lflag = 0;
    ptty- > ntm. c_cc[ VTIME] = 0; // inter-character timer unused

    ptty- > ntm. c_cc[ VMIN] = 1; // blocking read until 1 chars received

    tcflush( ptty- > fd, TCIFLUSH) ;
    if ( tcsetattr( ptty- > fd, TCSANOW, & ptty- > ntm) ! = 0)
    {
        printf ( "SetupSerial /n" ) ;
        return 4;
    }

    return 0;
}

int recvnTTY( TTY_INFO * ptty, char * pbuf, int size)
{
    int ret, left , bytes;

    left = size;

    while ( left > 0)
    {
        ret = 0;
        bytes = 0;

        pthread_mutex_lock ( & ptty- > mt) ;
        ioctl( ptty- > fd, FIONREAD, & bytes) ;
        if ( bytes> 0)
        {
            ret = read ( ptty- > fd, pbuf, left ) ;
        }
        pthread_mutex_unlock ( & ptty- > mt) ;
        if ( ret > 0)
        {
            left - = ret;
            pbuf + = ret;
        }
        usleep ( 100) ;
    }

    return size - left ;
}

int sendnTTY( TTY_INFO * ptty, char * pbuf, int size)
{
    int ret, nleft;
    char * ptmp;

    ret = 0;
    nleft = size;
    ptmp = pbuf;

    while ( nleft> 0)
    {
        pthread_mutex_lock ( & ptty- > mt) ;
        ret = write ( ptty- > fd, ptmp, nleft) ;
        pthread_mutex_unlock ( & ptty- > mt) ;

        if ( ret > 0)
        {
            nleft - = ret;
            ptmp + = ret;
        }
        //usleep(100);

    }

    return size - nleft;
}

int lockTTY( TTY_INFO * ptty)
{
    if ( ptty- > fd < 0)
    {
        return 1;
    }

    return flock( ptty- > fd, LOCK_EX) ;
}
int unlockTTY( TTY_INFO * ptty)
{
    if ( ptty- > fd < 0)
    {
        return 1;
    }

    return flock( ptty- > fd, LOCK_UN) ;
}


# ifdef LEAF_TTY_TEST
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 接口测试

int main( int argc, char * * argv)
{
    TTY_INFO * ptty;
    int nbyte, idx;
    unsigned char cc[ 16] ;

    ptty = readyTTY( 0) ;
    if ( ptty = = NULL )
    {
        printf ( "readyTTY(0) error/n" ) ;
        return 1;
    }
    //

    //

    lockTTY( ptty) ;
    if ( setTTYSpeed( ptty, 9600) > 0)
    {
        printf ( "setTTYSpeed() error/n" ) ;
        return - 1;
    }
    if ( setTTYParity( ptty, 8, N, 1) > 0)
    {
        printf ( "setTTYParity() error/n" ) ;
        return - 1;
    }
    //

    idx = 0;
    while ( 1)
    {
        cc[ 0] = 0xFA;
        sendnTTY( ptty, & cc[ 0] , 1) ;
        nbyte = recvnTTY( ptty, cc, 1) ;
        printf ( "%d:%02X/n" , idx+ + , cc[ 0] ) ;
    }

    cleanTTY( ptty) ;

}
# endif

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