Linux操作系统下的串口通信

　　本文参考自周立功等编著的《嵌入式Linux开发教程》
　　
　　串口操作需要的头文件 #include /*标准输入输出定义*/ #include /*标准函数库定义*/ #include <string.h>/*字符数组的函数定义*/ #include /*Unix 标准函数定义*/ #include /*文件控制定义*/ #include /*PPSIX 终端控制定义*/

一、串口打开

　　串口文件可使用命令：ls /dev/ttyUSB* 或 ls /dev/ttyS* 查看。本文以/dev/ttyUSB0为例。
　　打开串口可使用open()函数，其原型如下：
　　　　int open(constchar* pathname, int flags);
　　参数pathname指向欲打开的文件路径字符串。下列是参数flags 所能使用的标志位：
　　O_RDONLY 以只读方式打开文件
　　O_WRONLY 以只写方式打开文件
　　O_RDWR 以可读写方式打开文件。
　　上述三种标志位是互斥的，也就是不可同时使用，但可与下列的标志位利用OR(|)运算符组合。
　　O_CREAT 若欲打开的文件不存在则自动建立该文件。
　　O_EXCL 如果O_CREAT也被设置，此指令会去检查文件是否存在。文件若不存在则建立该文件，否则将导致打开文件错误。此外，若O_CREAT与O_EXCL同时设置，并且欲打开的文件为符号连接，则会打开文件失败。
　　O_NOCTTY 如果欲打开的文件为终端机设备时，则不会将该终端机当成进程控制终端机。
　　O_TRUNC 若文件存在并且以可写的方式打开时，此标志位会令文件长度清为0，而原来存于该文件的资料也会消失。
　　O_APPEND 当读写文件时会从文件尾开始移动，也就是所写入的数据会以附加的方式加入到文件后面。
　　O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件，也就是无论有无数据读取或等待，都会立即返回进程之中。
　　O_NDELAY 同O_NONBLOCK。
　　O_SYNC 以同步的方式打开文件。
　　O_NOFOLLOW 如果参数pathname所指的文件为一符号连接，则会令打开文件失败。
　　若所有欲核查的权限都通过了检查则返回文件描述符，表示成功，只要有一个权限被禁止则返回-1。
　　因此，可以以下例的方式打开串口文件，并检查是否成功打开。　　 fd = open("/dev/ttyUSB0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd < 0) { perror("/dev/ttyUSB0"); return -1; } else printf("Open port success! ");

二、串口设置

　　串口驱动默认的属性（9600，8n1，无流控），而在实际应用中，往往要设置串口属性如波特率、数据位、奇偶校验、停止位等。
　　进行串口编程时需要包含头文件。该文件包含了 POSIX 终端属性描述结构 struct termios，该结构如下所示： struct termios { tcflag_t c_cflag /* 控制标志 */ tcflag_t c_iflag; /* 输入标志 */ tcflag_t c_oflag; /* 输出标志 */ tcflag_t c_lflag; /* 本地标志 */ tcflag_t c_cc[NCCS]; /* 控制字符 */ }; 设置波特率　
　　串口的波特率分输入波特率和输出波特率，可分别通过cfsetispeed()和 cfsetospeed()函数设置。这两个函数原型为：
　　　　int cfsetispeed(struct termios *termptr, speed_t speed);
　　　　int cfsetospeed(struct termios *termptr, speed_t speed);
　　这两个函数若执行成功返回 0，若出错则返回-1。speed 参数为需要设置的波特率。可用如下方式设置波特率： switch(speed) { case 110: cfsetispeed(&opt, B110); cfsetospeed(&opt, B110); break; case 134: cfsetispeed(&opt, B134); cfsetospeed(&opt, B134); break; case 1200: cfsetispeed(&opt, B1200); cfsetospeed(&opt, B1200); break; case 2400: cfsetispeed(&opt, B2400); cfsetospeed(&opt, B2400); break; case 4800: cfsetispeed(&opt, B4800); cfsetospeed(&opt, B4800); break; case 9600: cfsetispeed(&opt, B9600); cfsetospeed(&opt, B9600); break; case 19200: cfsetispeed(&opt, B19200); cfsetospeed(&opt, B19200); break; case 57600: cfsetispeed(&opt, B57600); cfsetospeed(&opt, B57600); break; case 115200: cfsetispeed(&opt, B115200); cfsetospeed(&opt, B115200); break; case 460800: cfsetispeed(&opt, B460800); cfsetospeed(&opt, B460800); break; default: cfsetispeed(&opt, B9600); cfsetospeed(&opt, B9600); break; } 设置数据位　
　　设置串口数据位是在 termios 结构的 c_cflag 成员上设置，可用的选项标志如下表所列： 标 志 说 明 标 志 说 明 CSIZE 数据位屏蔽 CS7 7 位数据位 CS5 5 位数据位 CS8 8 位数据位 CS6 6 位数据位 — — 　　可用如下方式设置数据位： opt.c_cflag &= ~ CSIZE; switch(databit) { case 8: opt.c_cflag |= CS8; break; case 7: opt.c_cflag |= CS7; break; case 6: opt.c_cflag |= CS6; break; case 5: opt.c_cflag |= CS5; break; default: opt.c_cflag |= CS8; break; } 设置奇偶校验
　　Linux 的串口驱动支持无校验（‘N’）、偶校验（‘E’）和奇校验（‘O’）。设置串口的奇偶校验是在 termios 结构的 c_cflag 成员上设置，可用的选项标志如下表所列： 标 志 说 明 PARENB 进行奇偶校验 PARODD 奇校验，否则为偶校验 　　可用如下方式设置奇偶校验： switch(parity) { case 'N': case 'n': opt.c_cflag &= ~ PARENB; break; case 'E': case 'e': opt.c_cflag |= PARENB; opt.c_cflag &= ~ PARODD; opt.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP); break; case 'O': case 'o': opt.c_cflag |= PARENB; opt.c_cflag |= PARODD; opt.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP); break; default: opt.c_cflag &= ~ PARENB; } 设置停止位
　　设置串口停止位是在 termios 对象的 c_cflag 成员上设置，需要用到的选项标志为CSTOPB（2 位停止位，否则为 1 位）。可用如下方式设置停止位： if (stopbit == '1') opt.c_cflag &= ~ CSTOPB; if (stopbit == '2') opt.c_cflag |= CSTOPB; 设置等待时间和最小接收字符
　　调用 read()函数读取串口数据时，返回读取数据的数量需要考虑两个变量：MIN 和 TIME。MIN 和 TIME 在 termios 结构的 c_cc 成员的数组下标名为 VMIN 和 VTIME。
　　MIN是指一次read调用期望返回的最小字节数。VTIME说明等待数据到达的分秒数（秒的 1/10 为分秒）。TIME 与 MIN 组合使用的具体含义分为以下四种情形：
1.当 MIN > 0，TIME > 0 时
　　计时器在收到第一个字节后启动，在计时器超时之前（TIME 的时间到），若已收到 MIN个字节，则 read 返回 MIN 个字节，否则，在计时器超时后返回实际接收到的字节。
　　注意：因为只有在接收到第一个字节时才开始计时，所以至少可以返回 1 个字节。这种情形中，在接到第一个字节之前，调用者阻塞。如果在调用 read 时数据已经可用，则如同在 read 后数据立即被接到一样。
2.当 MIN > 0，TIME = 0 时
　　MIN 个字节完整接收后，read 才返回，这可能会造成 read 无限期地阻塞。
3.当 MIN = 0, TIME > 0 时
　　TIME 为允许等待的最大时间，计时器在调用 read 时立即启动，在串口接到 1 字节数据或者计时器超时后即返回，如果是计时器超时，则返回 0。
4.当 MIN = 0，TIME = 0 时
　　如果有数据可用，则 read 最多返回所要求的字节数，如果无数据可用，则 read 立即返回 0。
设置 TIME 为 150、MIN 为 255 的方法如下： opt.c_cc[VTIME] = 150; opt.c_cc[VMIN] = 255; 获取和设置串口属性
　　使用函数 tcgetattr()可以获取串口设备的 termios 结构。该函数原型如下：
　　　　int tcgetattr(int fd, struct termios *termptr);
　　函数执行成功返回 0，串口设备的 termios 结构由 temptr 参数返回；若出错则返回-1。
　　获得 termios 结构后，可以把串口的属性设置到 termios 结构中。串口属性设置完成后，可通过 tcsetattr()函数把新的属性设置应用到串口中。tcsetattr()函数原型如下：
　　　　int tcsetattr(int fd, int opt, const struct termios *termptr);
　　在串口驱动程序里有输入缓冲区和输出缓冲区。在改变串口属性时，缓冲区可能有数据存在，如何处理缓冲区中的数据，可通过 opt 参数实现：
　　- TCSANOW： 更改立即发生；
　　- TCSADRAIN： 发送了所有输出后更改才发生，若更改输出参数则应用此选项；
　　- TCSAFLUSH： 发送了所有输出后更改才发生，在更改发生时未读的所有输入数据被删除（Flush）。
　　上述两函数执行时，若成功则返回 0，若出错则返回-1。

三、发送数据

　　往串口发送数据可通过 write()函数完成。 len = write(fd, write_buf, i); if (len < 0) printf("Send data error! "); else printf("Send success! ");

四、接收数据

　　从串口接收数据可通过 read()函数完成。经过尝试发现，仅仅用一条read()语句，往往接收不到数据，或仅能接收到第一个字符。故采用以下方式读取串口数据。 char read_buf[128][1]; bzero(read_buf, sizeof(read_buf)); len = 0; while (read(fd, read_buf[len], 1) == 0); do { len++; usleep(10000); i = read(fd, read_buf[len], 1); }while (i != 0);

五、关闭串口

　　当不再使用某个串口时，可用 close()函数关闭串口： close(fd); 　　参数 fd 为打开串口时得到的文件描述符。

六、完整程序示例

#include #include #include #include #include #include #define DEV_NAME "/dev/ttyUSB0" int setport(int fd, int baudrate, int databit, const char *stopbit, char parity, int vtime, int vmin) { struct termios opt; //get port attributes tcgetattr(fd, &opt); //set baudrate switch(baudrate) { case 110: cfsetispeed(&opt, B110); cfsetospeed(&opt, B110); break; case 134: cfsetispeed(&opt, B134); cfsetospeed(&opt, B134); break; case 1200: cfsetispeed(&opt, B1200); cfsetospeed(&opt, B1200); break; case 2400: cfsetispeed(&opt, B2400); cfsetospeed(&opt, B2400); break; case 4800: cfsetispeed(&opt, B4800); cfsetospeed(&opt, B4800); break; case 9600: cfsetispeed(&opt, B9600); cfsetospeed(&opt, B9600); break; case 19200: cfsetispeed(&opt, B19200); cfsetospeed(&opt, B19200); break; case 57600: cfsetispeed(&opt, B57600); cfsetospeed(&opt, B57600); break; case 115200: cfsetispeed(&opt, B115200); cfsetospeed(&opt, B115200); break; case 460800: cfsetispeed(&opt, B460800); cfsetospeed(&opt, B460800); break; default: cfsetispeed(&opt, B9600); cfsetospeed(&opt, B9600); break; } //set data bit opt.c_cflag &= ~ CSIZE; switch(databit) { case 8: opt.c_cflag |= CS8; break; case 7: opt.c_cflag |= CS7; break; case 6: opt.c_cflag |= CS6; break; case 5: opt.c_cflag |= CS5; break; default: opt.c_cflag |= CS8; break; } //set parity check switch(parity) { case 'N': case 'n': opt.c_cflag &= ~ PARENB; break; case 'E': case 'e': opt.c_cflag |= PARENB; opt.c_cflag &= ~ PARODD; opt.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP); break; case 'O': case 'o': opt.c_cflag |= PARENB; opt.c_cflag |= PARODD; opt.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP); default: opt.c_cflag &= ~ PARENB; } //set stop bit opt.c_cflag &= ~ CSTOPB; if (strcmp(stopbit, "1") == 0) opt.c_cflag &= ~ CSTOPB; if (strcmp(stopbit, "1.5") == 0) opt.c_cflag &= ~ CSTOPB; if (strcmp(stopbit, "2") == 0) opt.c_cflag |= CSTOPB; // opt.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); //opt.c_cflag |= (ICANON | ECHO | ECHOE); opt.c_oflag &= ~ OPOST; opt.c_cc[VTIME] = vtime; opt.c_cc[VMIN] = vmin; //empty send/receive buffer tcflush(fd, TCIOFLUSH); //set port attributes return tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt); } int main() { int fd; int len, i, ret; char write_buf[128]; char read_buf[128][1]; //open port fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd < 0) { perror(DEV_NAME); return -1; } else printf("Open port success! "); //set port attributes ret = setport(fd, 9600, 8, "1", 'N', 0, 0); if (ret < 0) printf("Set port attributes failed! "); else printf("Set port attributes success! "); //send data printf("Sending data... "); printf("Data to be sent : "); fgets(write_buf, 128, stdin); i = 0; while(write_buf[i] != '