Linux 串口編程入門

admin @ 2014-03-25 , reply:0

 Linux操作系統從一開始就對串列口提供了很好的支持,本文就Linux下的串列口通訊編程進行簡單的介紹。

串口簡介
 串列口是計算機一種常用的介面,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、數據機廠家及計算機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"數據終端設備(DTE)和數據通訊設備(DCE)之間串列二進位數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信號內容加以規定,還對各種信號的電平加以規定。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操作系統從一開始就對串列口提供了很好的支持,本文就Linux下的串列口通訊編程進行簡單的介紹,如果要非常深入了解,建議看看本文所參考的《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》

串口操作
 串口操作需要的頭文件

#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>      /*文件控制定義*/
#include     <termios.h>    /*PPSIX 終端控制定義*/
#include     <errno.h>      /*錯誤號定義*/

打開串口在 Linux 下串口文件是位於 /dev 下的。串口一 為 /dev/ttyS0,串口二 為 /dev/ttyS1。打開串口是通過使用標準的文件打開函數操作:
int fd;
/*以讀寫方式打開串口*/
fd = open( "/dev/ttyS0", O_RDWR);
if (-1 == fd){
/* 不能打開串口一*/
perror(" 提示錯誤!");
}
設置串口最基本的設置串口包括波特率設置,效驗位和停止位設置。串口的設置主要是設置 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 */
};
 
設置這個結構體很複雜,我這裡就只說說常見的一些設置:波特率設置 下面是修改波特率的代碼:
struct  termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
cfsetispeed(&Opt,B19200);     /*設置為19200Bps*/
cfsetospeed(&Opt,B19200);
tcsetattr(fd,TCANOW,&Opt);
設置波特率的例子函數:
/**
*@brief  設置串口通信速率
*@param  fd     類型 int  打開串口的文件句柄
*@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) {    
                          tcflush(fd, TCIOFLUSH);    
                          cfsetispeed(&Opt,
                          tcflush(fd, TCIOFLUSH);    
                          cfsetispeed(&Opt,speed_arr); 
                          cfsetospeed(&Opt, speed_arr);  
                          status = tcsetattr(fd1, TCSANOW, &Opt); 
                          if  (status != 0) {       
                                   perror("tcsetattr fd1"); 
                                   return;    
                          }   
                          tcflush(fd,TCIOFLUSH);  
                 } 
         }
}
                          status = tcsetattr(fd1, TCSANOW, &Opt); 
                          if  (status != 0) {       
                                   perror("tcsetattr fd1"); 
                                   return;    
                          }   
                          tcflush(fd,TCIOFLUSH);  
                 } 
         }
}
設置效驗的函數:
/**
*@brief   設置串口數據位,停止位和效驗位
*@param  fd     類型  int  打開的串口文件句柄
*@param  databits 類型  int 數據位   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) /*設置數據位數*/
         {  
         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); /* 設置為奇效驗*/ 
                 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); 
         } 
/* 設置停止位*/ 
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; /* 設置超時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,只是串口傳輸數據,而不需要串口來處理,那麼使用原始模式(Raw Mode)方式來通訊,設置方式如下:
options.c_lflag  &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  /*Input*/
options.c_oflag  &= ~OPOST;   /*Output*/
讀寫串口設置好串口之後,讀寫串口就很容易了,把串口當作文件讀寫就是。
發送數據
char  buffer[1024];int    Length;int    nByte;nByte = write(fd, buffer ,Length)
讀取串口數據使用文件操作read函數讀取,如果設置為原始模式(Raw Mode)傳輸數據,那麼read函數返回的字元數是實際串口收到的字元數。可以使用操作文件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);
關閉串口關閉串口就是關閉文件。
close(fd);
例子下面是一個簡單的讀取串口數據的例子,使用了上面定義的一些函數和頭文件
/**********************************************************************
代碼說明:使用串口二測試的,發送的數據是字元,
但是沒有發送字元串結束符號,所以接收到后,後面加上了結束符號。
我測試使用的是單片機發送數據到第二個串口,測試通過。
**********************************************************************/
#define FALSE  -1
#define TRUE   0
/*********************************************************************/
int OpenDev(char *Dev)
{
         int      fd = open( Dev, O_RDWR );
        //| O_NOCTTY | O_NDELAY    
         if (-1 == fd)   
         {                        
                 perror("Can't Open Serial Port");
                 return -1;               
         }       
         else    
                 return 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) //循環讀取數據
{  
         while((nread = read(fd, buff, 512))>0)
         {
                 printf("\nLen %d\n",nread);
                 buff[nread+1] = '\0';  
                 printf( "\n%s", buff);  
         }
}
         //close(fd); 
         // exit (0);
}




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