转载:http://blog.csdn.net/specialshoot/article/details/50707965

 

linux下串口通信主要有下面几个步骤

Linux串口通信流程

 

串口通信流程图

下面我会一一介绍这几个步骤。

1.打开串口

代码(串口为ttyUSB0)

 

[java] view plain copy

  1. //打开串口  
  2. int open_port(void)  
  3. {  
  4.     int fd;  
  5.           
  6.     fd=open("/dev/ttyUSB0",O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);//O_NONBLOCK设置为非阻塞模式,在read时不会阻塞住,在读的时候将read放在while循环中,下一节篇文档将详细讲解阻塞和非阻塞  
  7. //  printf("fd=%d\n",fd);  
  8.       
  9.     if(fd==-1)  
  10.     {  
  11.         perror("Can't Open SerialPort");  
  12.     }  
  13.       
  14.     return fd;  
  15. }  

打开串口时也可以多加一些内容,比如判断串口为阻塞状态、测试是否为终端设备等,这些是必要的,所以较上面的基本的打开串口的代码,更加完整健壮一些的代码流程如下所示:

 

 

 

打开串口较完整流程图

代码:

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  1. /** 
  2.  * open port 
  3.  * @param  fd 
  4.  * @param  comport 想要打开的串口号 
  5.  * @return  返回-1为打开失败 
  6.  */  
  7. int open_port(int fd,int comport)   
  8. {   
  9.     char *dev[]={"/dev/ttyUSB0","/dev/ttyS1","/dev/ttyS2"};  
  10.   
  11.     if (comport==1)//串口1   
  12.     {  
  13.         fd = open( "/dev/ttyUSB0", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);   
  14.         if (-1 == fd)  
  15.         {   
  16.             perror("Can't Open Serial Port");   
  17.             return(-1);   
  18.         }   
  19.      }   
  20.      else if(comport==2)//串口2   
  21.      {       
  22.         fd = open( "/dev/ttyS1", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY); //没有设置<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">O_NONBLOCK非阻塞模式,也可以设置为非阻塞模式,两个模式在下一篇博客中具体说明</span>  
  23.   
  24.         if (-1 == fd)  
  25.         {   
  26.             perror("Can't Open Serial Port");   
  27.             return(-1);   
  28.         }   
  29.      }   
  30.      else if (comport==3)//串口3   
  31.      {   
  32.         fd = open( "/dev/ttyS2", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);   
  33.         if (-1 == fd)  
  34.         {   
  35.             perror("Can't Open Serial Port");   
  36.             return(-1);   
  37.         }   
  38.      }   
  39.      /*恢复串口为阻塞状态*/   
  40.      if(fcntl(fd, F_SETFL, 0)<0)   
  41.             printf("fcntl failed!\n");   
  42.      else   
  43.         printf("fcntl=%d\n",fcntl(fd, F_SETFL,0));   
  44.      /*测试是否为终端设备*/   
  45.      if(isatty(STDIN_FILENO)==0)   
  46.         printf("standard input is not a terminal device\n");   
  47.      else   
  48.         printf("isatty success!\n");   
  49.      printf("fd-open=%d\n",fd);   
  50.      return fd;   
  51. }  

 

关键函数解释:

open

功能描述:用于打开或创建文件,成功则返回文件描述符,否则返回-1,open返回的文件描述符一定是最小的未被使用的描述符

 

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  1. #include<fcntl.h>  
  2. int open(const char *pathname, int oflag, ... );  

参数解释:

 

pathname:文件路径名,串口在Linux中被看做是一个文件

oflag:一些文件模式选择,有如下几个参数可以设置

 

  • O_RDONLY只读模式
  • O_WRONLY只写模式
  • O_RDWR读写模式

上面三个参数在设置的时候必须选择其中一个!!!下面的是可选的

 

 

  • O_APPEND每次写操作都写入文件的末尾
  • O_CREAT如果指定文件不存在,则创建这个文件
  • O_EXCL如果要创建的文件已存在,则返回 -1,并且修改 errno 的值
  • O_TRUNC如果文件存在,并且以只写/读写方式打开,则清空文件全部内容
  • O_NOCTTY如果路径名指向终端设备,不要把这个设备用作控制终端。
  • O_NONBLOCK如果路径名指向 FIFO/块文件/字符文件,则把文件的打开和后继 I/O设置为非阻塞模式(nonblocking mode)

下面三个常量同样是选用的,他们用于同步输入输出

 

  • O_DSYNC等待物理 I/O 结束后再 write。在不影响读取新写入的数据的前提下,不等待文件属性更新。
  • O_RSYNC读(read)等待所有写入同一区域的写操作完成后再进行
  • O_SYNC等待物理 I/O 结束后再 write,包括更新文件属性的 I/O

对于串口的打开操作,必须使用O_NOCTTY参数,它表示打开的是一个终端设备,程序不会成为该端口的控制终端。如果不使用此标志,任务的一个输入(比如键盘终止信号等)都会影响进程。

 

O_NDELAY表示不关心DCD信号所处的状态(端口的另一端是否激活或者停止)。

fcntl

功能描述:根据文件描述词来操作文件的特性,返回-1代表出错

 

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  1. #include<unistd.h>  
  2. #include<fcntl.h>  
  3. int fcntl(int fd,int cmd);  
  4. int fcntl(int fd,int cmd,long arg);  
  5. int fcntl(int fd,int cmd,struct flock *lock);  

参数说明:

 

 

  • fd:文件描述符
  • cmd:命令参数

fcntl函数有5种功能: 
1. 复制一个现有的描述符(cmd=F_DUPFD). 
2. 获得/设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD). 
3. 获得/设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL). 
4. 获得/设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN). 
5. 获得/设置记录锁(cmd=F_GETLK , F_SETLK或F_SETLKW).

具体使用见http://www.cnblogs.com/lonelycatcher/archive/2011/12/22/2297349.html

isatty

函数功能,实现只使用了一个终端专用的函数tcgetattr(如果成功之星,它不改变任何东西),并取其返回值。若为终端设备返回1,否则返回0。详情见http://blog.csdn.net/wangjingyu00711/article/details/41693155

2.串口的初始化

串口初始化工作需要做以下工作:

  1. 设置波特率
  2. 设置数据流控制
  3. 设置帧的格式(即数据位个数,停止位,校验位)

串口初始化

串口初始化

代码:

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  1. int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)   
  2. {   
  3.      struct termios newtio,oldtio;   
  4. /*保存测试现有串口参数设置,在这里如果串口号等出错,会有相关的出错信息*/   
  5.      if  ( tcgetattr( fd,&oldtio)  !=  0) {    
  6.       perror("SetupSerial 1");  
  7.     printf("tcgetattr( fd,&oldtio) -> %d\n",tcgetattr( fd,&oldtio));   
  8.       return -1;   
  9.      }   
  10.      bzero( &newtio, sizeof( newtio ) );   
  11. /*步骤一,设置字符大小*/   
  12.      newtio.c_cflag  |=  CLOCAL | CREAD;    
  13.      newtio.c_cflag &= ~CSIZE;    
  14. /*设置停止位*/   
  15.      switch( nBits )   
  16.      {   
  17.      case 7:   
  18.       newtio.c_cflag |= CS7;   
  19.       break;   
  20.      case 8:   
  21.       newtio.c_cflag |= CS8;   
  22.       break;   
  23.      }   
  24. /*设置奇偶校验位*/   
  25.      switch( nEvent )   
  26.      {   
  27.      case 'o':  
  28.      case 'O'//奇数   
  29.       newtio.c_cflag |= PARENB;   
  30.       newtio.c_cflag |= PARODD;   
  31.       newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);   
  32.       break;   
  33.      case 'e':  
  34.      case 'E'//偶数   
  35.       newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);   
  36.       newtio.c_cflag |= PARENB;   
  37.       newtio.c_cflag &= ~PARODD;   
  38.       break;  
  39.      case 'n':  
  40.      case 'N':  //无奇偶校验位   
  41.       newtio.c_cflag &= ~PARENB;   
  42.       break;  
  43.      default:  
  44.       break;  
  45.      }   
  46.      /*设置波特率*/   
  47. switch( nSpeed )   
  48.      {   
  49.      case 2400:   
  50.       cfsetispeed(&newtio, B2400);   
  51.       cfsetospeed(&newtio, B2400);   
  52.       break;   
  53.      case 4800:   
  54.       cfsetispeed(&newtio, B4800);   
  55.       cfsetospeed(&newtio, B4800);   
  56.       break;   
  57.      case 9600:   
  58.       cfsetispeed(&newtio, B9600);   
  59.       cfsetospeed(&newtio, B9600);   
  60.       break;   
  61.      case 115200:   
  62.       cfsetispeed(&newtio, B115200);   
  63.       cfsetospeed(&newtio, B115200);   
  64.       break;   
  65.      case 460800:   
  66.       cfsetispeed(&newtio, B460800);   
  67.       cfsetospeed(&newtio, B460800);   
  68.       break;   
  69.      default:   
  70.       cfsetispeed(&newtio, B9600);   
  71.       cfsetospeed(&newtio, B9600);   
  72.      break;   
  73.      }   
  74. /*设置停止位*/   
  75.      if( nStop == 1 )   
  76.       newtio.c_cflag &=  ~CSTOPB;   
  77.      else if ( nStop == 2 )   
  78.       newtio.c_cflag |=  CSTOPB;   
  79. /*设置等待时间和最小接收字符*/   
  80.      newtio.c_cc[VTIME]  = 0;   
  81.      newtio.c_cc[VMIN] = 0;   
  82. /*处理未接收字符*/   
  83.      tcflush(fd,TCIFLUSH);   
  84. /*激活新配置*/   
  85. if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0)   
  86.      {   
  87.       perror("com set error");   
  88.       return -1;   
  89.      }   
  90.      printf("set done!\n");   
  91.      return 0;   
  92. }   

讲解这片代码之前,我们要先研究一下termios的数据结构。最小的termios结构的典型定义如下:

[cpp] view plain copy

  1. struct termios  
  2. {  
  3.            tcflag_t c_iflag;  
  4.            tcflag_t c_oflag;  
  5.            tcflag_t c_cflag;  
  6.            tcflag_t c_lflag;  
  7.            cc_t           c_cc[NCCS];  
  8. };  

上面五个结构成员名称分别代表:

  • c_iflag:输入模式
  • c_oflag:输出模式
  • c_cflag:控制模式
  • c_lflag:本地模式
  • c_cc[NCCS]:特殊控制模式

五种模式的参数说明见博客http://blog.csdn.net/querdaizhi/article/details/7436722
tcgetattr可以初始化一个终端对应的termios结构,tcgetattr函数原型如下:

[cpp] view plain copy

  1. #include<termios.h>    
  2. int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);   

这个函数调用把低昂前终端接口变量的值写入termios_p参数指向的结构。如果这些值其后被修改了,可以通过调用函数tcsetattr来重新配置

tcsetattr函数原型如下:

[cpp] view plain copy

  1. #include<termios.h>    
  2. int tcsetattr(int fd , int actions , const struct termios *termios_h);    

参数actions控制修改方式,共有三种修改方式,如下所示:

  1. TCSANOW:立刻对值进行修改
  2. TCSADRAIN:等当前的输出完成后再对值进行修改
  3. TCSAFLUSH:等当前的输出完成之后,再对值进行修改,但丢弃还未从read调用返回的当前的可用的任何输入。

在我们的代码中,我们设置为NOW立即对值进行修改。

tcflush用于清空中端为完成的输入/输出请求及数据,它的函数原型如下

[cpp] view plain copy

  1. int tcflush(int fd, int queue_selector);  

其中queue_selector时控制tcflush的操作,取值可以为如下参数中的一个:TCIFLUSH清楚正收到的数据,且不会读出来;TCOFLUSH清楚正写入的数据,且不会发送至终端;TCIOFLUSH清除所有正在发送的I/O数据。

再看我们的代码,我们修改字符大小的代码为

[cpp] view plain copy

  1. newtio.c_cflag  |=  CLOCAL | CREAD;    
  2. newtio.c_cflag &= ~CSIZE;    

c_cflag代表控制模式

  • CLOCAL含义为忽略所有调制解调器的状态行,这个目的是为了保证程序不会占用串口。
  • CREAD代表启用字符接收器,目的是是的能够从串口中读取输入的数据。
  • CS5/6/7/8表示发送或接收字符时使用5/6/7/8比特。
  • CSTOPB表示每个字符使用两位停止位。
  • HUPCL表示关闭时挂断调制解调器。
  • PARENB:启用奇偶校验码的生成和检测功能。
  • PARODD:只使用奇校验而不使用偶校验。

c_iflag代表输入模式

 

  • BRKINT:当在输入行中检测到一个终止状态时,产生一个中断。
  • TGNBRK:忽略输入行中的终止状态。
  • TCRNL:将接受到的回车符转换为新行符。
  • TGNCR:忽略接受到的新行符。
  • INLCR:将接受到的新行符转换为回车符。
  • IGNPAR:忽略奇偶校检错误的字符。
  • INPCK:对接收到的字符执行奇偶校检。
  • PARMRK:对奇偶校检错误作出标记。
  • ISTRIP:将所有接收的字符裁减为7比特。
  • IXOFF:对输入启用软件流控。
  • IXON:对输出启用软件流控。

c_cc特殊的控制字符

 

 

标准模式和非标准模式下,c_cc数组的下标有不同的值:

标准模式:

 

  • VEOF:EOF字符
  • VEOL:EOF字符
  • VERASE:ERASE字符
  • VINTR:INTR字符
  • VKILL:KILL字符
  • VQUIT:QUIT字符
  • VSTART:START字符 
  • VSTOP:STOP字符

 

非标准模式:

 

  • VINTR:INTR字符
  • VMIN:MIN值
  • VQUIT:QUIT字符
  • VSUSP:SUSP字符
  • VTIME:TIME值
  • VSTART:START字符 
  • VSTOP:STOP字符

 

cfsetispeed和cfsetospeed用来设置输入输出的波特率,函数模型如下:

 

 

[cpp] view plain copy

  1. int cfsetispeed(struct termios *termptr, speed_t speed);  
  2. int cfsetospeed(struct termios *termptr, speed_t speed);  

参数说明:

 

 

  • struct termios *termptr:指向termios结构的指针
  • speed_t speed:需要设置的波特率
  • 返回值:成功返回0,否则返回-1

 

这样,所有的初始化操作我们就完成了。

下一篇文章我会记录串口的读写及关闭操作的详细步骤。并且会把源代码链接给出供大家参考!

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