linux 下串口程式編寫

轉自https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-serials/

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);}

轉自http://www.linuxidc.com/Linux/2011-02/32253.htm

使用者常見的資料通訊的基本方式可分為並行通訊和串列通訊。

並行通訊是指利用多條資料轉送線將一個資料的各位同時傳送。特點是傳輸速度快，適用於短距離通訊，但要求傳輸速度較高的應用場合。

串列通訊是指利用一條傳輸線將資料一位位的順序傳送。特點是通訊線路簡單，利用簡單的線纜就可以實現通訊，減低成本，適用於遠距離通訊，但傳輸速度慢的應用場合。常用的串口有RS-232-C介面（全稱是“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”）。

UART控制器：可以工作在Interrupt（中斷）模式或者DMA（直接記憶體存取）模式。據有１６位元組的ＦＩＦＯ（先入先出寄存器），支援最高傳輸速率可達到２３０.４Ｋｂｐｓ。

UART操作：資料發送、資料接收、產生中斷、產生傳輸速率、Loopback模式、紅外模式及自動流量控制模式。

串口設定包括：傳輸速率、起始位元量、資料位元數量、停止位元量和流控協議。在此可以配置傳輸速率為115200、起始位為1b、資料位元8b、停止位1b和無流量控制協議。

串口一、串口二對應裝置名稱依次是“/dev/ttyS0”、“/dev/ttyS1”。

在Linux下對串口的讀寫可以使用簡單的“read”、“write”函數完成，不同的是需要對串口的其它參數另作設定。

6.4.2 串口設定詳情

串口設定主要是設定struct termios結構體成員值：

#include<termios.h>

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_lfag;           /*本地模式標誌*/

unsigned short c_line;           /*line discipline*/

unsigned short c_cc[NCC];   /*control characters*/

};

通過對c_cflag的賦值，可以設定傳輸速率、字元大小、資料位元、停止位、同位位元和硬體流控等。

設定串口屬性基本流程：

1.       儲存原先串口配置

為了安全起見和以後偵錯工具方便，可先儲存原先串口的配置，使用函數tcgetattr（fd，&oldtio）。該函數得到與fd指向對象的相關參數，並將它們儲存於lodtio引用的termios結構中。該函數可以測試組態是否正確、該串口是否可用等。調試成功，函數返回0，失敗，函數返回-1.

if(tcgetattr(fd,&oldtio)!=0)

{

        perror(“SetupSerial 1”);

        return -1;

}

2.       啟用選項有CLOCAL和CREAD

CLOCAL和CREAD分別用於本地串連和接受使能，通過位元遮罩的方式啟用這兩個選項。

Newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD;

3.       設定傳輸速率

設定傳輸速率的函數主要有cfsetispeed和cfsetospeed。

cfsetispeed(&newtio,B115200);

cfsetospeed(&newtio,B115200);

一般地使用者需要將輸入輸出函數的傳輸速率設定成一樣的。這幾個函數在成功時返回0，失敗-1。

4.       設定字元大小

沒有現成可用函數，需要位元遮罩。一般先去除資料位元中的位元遮罩，再重新按要求設定。

options.c_cflag &= ~CSIZE; /*mask the character size bits*/

options.c_cflag |= CS8;

5.       設定同位位元

先啟用c_cflag中的校正位使能標誌PARENB和是否要進行偶校正，同時還要啟用c_iflag中的同位使能。如使能奇數同位時，代碼如下：

newtio.c_cflag |= PARENB;

newtio.c_cflag |=PARODD;

newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);

而使能偶校正代碼為：

newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);

newtio.c_cflag |= PARENB;

newtio.c_cflag &= ~PAROOD;

6.       設定停止位

通過啟用c_cflag中的CSTOPB而實現的。若停止位為1，則清除CSTOPB，若停止位為0，則啟用CSTOPB。下面是停止位為1時的代碼：

newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;

7.       設定最少字元和等待時間

在對接收字元和等待時間沒有特別要求的情況下，可以將其設定為0：

newtio.c_cc[VTIME] =0;

newtio.c_cc[VMIN]=0;

8.       處理要寫入的引用對象

在串口重新設定之後，在之前要寫入的引用對象要重新處理，可調用函數tcflush(fd,queue_selector)來處理要寫入引用的對象。對於為傳輸的資料，或收到但未讀取的資料，其處理方法取決於queue_selector的值。

Queue_selector可能取值：

TCIFLUSH：重新整理收到的資料但不讀

TCOFLUSH：重新整理寫入的資料但不傳送

TCIOLFLUSH：同時重新整理收到的資料但不讀，並且重新整理寫入的資料但不傳送

本例採用一：

tcflush(fd, TCIFLUSH)

9.       啟用配置

用到函數tcsetattr:

函數原型：tcsetattr(fd,OPTION,&newtio);

這裡的newtio就是termios類型的變數，OPTION可能的取值如下：

TCSANOW：改變的配置立即生效

TCSADRAIN：改變的配置在所有寫入fd的輸出都結束後生效

TCSAFLUSH：改變的配置自愛所有寫入fd引用對象的輸出都被結束後生效，所有已接受但為讀入的輸入都在改變發生前丟棄。

該函數調用成功返回0，失敗-1.

if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0)

{

       perror(“com set error”);

       return -1;

}

/*串口配置的完整函數，為了函數的通用性，通常將常用的選項都在函數中列出，可大大方便以後使用者的調試使用*/
int set_opt(int fd,int nSpeed,int nBits,char nEvent,int nStop)
{
struct termios newtio,oldtio;
/*儲存測試現有串口參數設定，在這裡如果串口號等出錯，會有相關的出錯資訊*/
if(tcgetattr(fd,&oldtio)!=0)
{
   perror(“SetupSerial 1”);
        return -1;
}
bzero(&newtio,sizeof(newtio));
/*步驟一，設定字元大小*/
newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD;
newtio.c_cflag &= ~CSIZE;
/*設定停止位*/
switch(nBits)
{
case 7:
    newtio.c_cflag |=CS7;
    break;
case 8:
    newtio.c_cflag |=CS8;
    break;
}
/*設定同位位元*/
switch(nEvent)
{
case 'O'://奇數
   newtio.c_cflag |= PARENB;
   newtio.c_cflag |=PARODD;
   newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
   break；
case 'E'://偶數
   newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
   newtio.c_cflag |= PARENB;
   newtio.c_cflag &= ~PARODD;
case 'N'://無同位位元
   newtio.c_cflag &= ~PARENB;
   break;
}
/*設定傳輸速率*/
switch(nSpeed)
{
case 2400:
   cfsetispeed(&newtio,B2400);
   cfsetospeed(&newtio,B2400);
   break;
case 4800:
   cfsetispeed(&newtio,B4800);
   cfsetospeed(&newtio,B4800);
   break;
case 9600:
   cfsetispeed(&newtio,B9600);
   cfsetospeed(&newtio,B9600);
   break;
case 115200:
   cfsetispeed(&newtio,B115200);
   cfsetospeed(&newtio,B115200);
   break;
case 460800:
   cfsetispeed(&newtio,B460800);
   cfsetospeed(&newtio,B460800);
   break;
default:
   cfsetispeed(&newtio,B9600);
   cfsetospeed(&newtio,B9600);
   break;
}
/*設定停止位*/
if(nStop==1)
   newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;
else if(nStop==2)
   newtio.c_cflag |= CSTOPB;
/*設定等待時間和最小接收字元*/
newtio.c_cc[VTIME] =0;
newtio.c_cc[VMIN]=0;
/*處理未接受字元*/
tcflush(fd, TCIFLUSH)；
/*啟用新配置*/
if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0)

{
       perror(“com set error”);
       return -1;
}
printf("set done!\n");
return 0;
}