Linux 下串口編程入門

串口簡介

串列口是電腦一種常用的介面，具有連接線少，通訊簡單，得到廣泛的使用。常用的串口是 RS-232-C 介面（又稱 EIA RS-232-C）它是在 1970 年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、 數據機廠家及電腦終端生產廠家共同制定的用於串列通訊的標準。它的全名是"資料終端設備（DTE）和資料通訊裝置（DCE）之間串列位元據交換介面技術標準"該標準規定採用一個 25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的訊號內容加以規定，還對各種訊號的電平加以規定。傳輸距離在碼元畸變小於 4% 的情況下，傳輸電纜長度應為 50 英尺。

Linux 作業系統從一開始就對串列口提供了很好的支援，本文就 Linux 下的串列口通訊編程進行簡單的介紹，如果要非常深入瞭解，建議看看本文所參考的 《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》

電腦串口的引腳說明

序號	訊號名稱	符號	流向	功能
2	發送資料	TXD	DTE→DCE	DTE發送串列資料
3	接收資料	RXD	DTE←DCE	DTE 接收串列資料
4	請求發送	RTS	DTE→DCE	DTE 請求 DCE 將線路切換到發送方式
5	允許發送	CTS	DTE←DCE	DCE 告訴 DTE 線路已接通可以發送資料
6	資料裝置準備好	DSR	DTE←DCE	DCE 準備好
7	訊號地			訊號公用地
8	偵測載波	DCD	DTE←DCE	表示 DCE 接收到遠程載波
20	資料終端準備好	DTR	DTE→DCE	DTE 準備好
22	響鈴指示	RI	DTE←DCE	表示 DCE 與線路接通，出現響鈴

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串口操作

串口操作需要的標頭檔

#include <stdio.h> /*標準輸入輸出定義*/#include <stdlib.h> /*標準函數庫定義*/#include <unistd.h> /*Unix 標準函數定義*/#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> /*檔案控制定義*/#include <termios.h> /*PPSIX 終端控制定義*/#include <errno.h> /*錯誤號碼定義*/

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開啟串口

在 Linux 下串口檔案是位於 /dev 下的

串口一 為 /dev/ttyS0

串口二 為 /dev/ttyS1

開啟串口是通過使用標準的檔案開啟函數操作：

int fd;/*以讀寫方式開啟串口*/fd = open( "/dev/ttyS0", O_RDWR);if (-1 == fd){ /* 不能開啟串口一*/ perror(" 提示錯誤！");}

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設定串口

最基本的設定串口包括傳輸速率設定，效驗位和停止位設定。

串口的設定主要是設定 struct termios 結構體的各成員值。

struct termio{unsigned short c_iflag;/* 輸入模式標誌 */unsigned short c_oflag;/* 輸出模式標誌 */unsigned short c_cflag;/* 控制模式標誌*/unsigned short c_lflag;/* local mode flags */unsigned char c_line; /* line discipline */unsigned char c_cc[NCC]; /* control characters */};

設定這個結構體很複雜，我這裡就只說說常見的一些設定：

傳輸速率設定

下面是修改傳輸速率的代碼：

struct termios Opt;tcgetattr(fd, &Opt);cfsetispeed(&Opt,B19200); /*設定為19200Bps*/cfsetospeed(&Opt,B19200);tcsetattr(fd,TCANOW,&Opt);

設定傳輸速率的例子函數：

/***@brief 設定串口通訊速率*@param fd 類型 int 開啟串口的檔案控制代碼*@param speed 類型 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(fd1, TCSANOW, &Opt); if (status != 0) { perror("tcsetattr fd1"); return; } tcflush(fd,TCIOFLUSH); } }}

效驗位和停止位的設定：

無效驗	8位	Option.c_cflag &= ~PARENB; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= ~CSIZE; Option.c_cflag |= ~CS8;
奇效驗(Odd)	7位	Option.c_cflag |= ~PARENB; Option.c_cflag &= ~PARODD; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= ~CSIZE; Option.c_cflag |= ~CS7;
偶效驗(Even)	7位	Option.c_cflag &= ~PARENB; Option.c_cflag |= ~PARODD; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= ~CSIZE; Option.c_cflag |= ~CS7;
Space效驗	7位	Option.c_cflag &= ~PARENB; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= &~CSIZE; Option.c_cflag |= CS8;

設定效驗的函數：

/***@brief 設定串口資料位元，停止位和效驗位*@param fd 類型 int 開啟的串口檔案控制代碼*@param databits 類型 int 資料位元 取值 為 7 或者8*@param stopbits 類型 int 停止位 取值為 1 或者2*@param parity 類型 int 效驗類型 取值為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; switch (databits) /*設定資料位元數*/{ 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); /* 設定為奇效驗*/ options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */ break; case 'e': case 'E': options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */ options.c_cflag &= ~PARODD; /* 轉換為偶效驗*/ 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); } /* 設定停止位*/ 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] = 150; /* 設定逾時15 seconds*/ options.c_cc[VMIN] = 0; /* Update the options and do it NOW */if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0) { perror("SetupSerial 3"); return (FALSE); } return (TRUE); }

需要注意的是:

如果不是開發終端之類的，只是串口傳輸資料，而不需要串口來處理，那麼使用原始模式(Raw Mode)方式來通訊，設定方式如下：

options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/

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讀寫串口

設定好串口之後，讀寫串口就很容易了，把串口當作檔案讀寫就是。

• 發送資料

  char buffer[1024];int Length;int nByte;nByte = write(fd, buffer ,Length)

• 讀取串口資料

  使用檔案操作read函數讀取，如果設定為原始模式(Raw Mode)傳輸資料，那麼read函數返回的字元數是實際串口收到的字元數。

  可以使用操作檔案的函數來實現非同步讀取，如fcntl，或者select等來操作。

  char buff[1024];int Len;int readByte = read(fd,buff,Len);

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關閉串口

關閉串口就是關閉檔案。

close(fd);

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例子

下面是一個簡單的讀取串口資料的例子，使用了上面定義的一些函數和標頭檔

/**********************************************************************代碼說明：使用串口二測試的，發送的資料是字元，但是沒有發送字串結束符號，所以接收到後，後面加上了結束符號。我測試使用的是單片機發送資料到第二個串口，測試通過。**********************************************************************/#define FALSE -1#define TRUE 0/*********************************************************************/int OpenDev(char *Dev){intfd = open( Dev, O_RDWR ); //| O_NOCTTY | O_NDELAYif (-1 == fd){ perror("Can't Open Serial Port");return -1;}elsereturn fd;}int main(int argc, char **argv){int fd;int nread;char buff[512];char *dev = "/dev/ttyS1"; //串口二fd = OpenDev(dev);set_speed(fd,19200);if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE) {printf("Set Parity Error\n");exit (0);}while (1) //迴圈讀取資料{ while((nread = read(fd, buff, 512))>0){ printf("\nLen %d\n",nread); buff[nread+1] = '\0'; printf( "\n%s", buff); }}//close(fd); // exit (0);}

參考資料

• Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems

• Linux 的原始碼
• 代碼下載: 代碼

關於作者

左錦，就職南沙資訊科技園，喜愛 Linux，Java 還有藍天白雲青山綠水。通過 zuo170@163.com和他聯絡。