Linux下的串口编程(二）

Linxu下的串口编程（二）

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Author :tiger-john
WebSite :blog.csdn.net/tigerjb
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Update-Time : 2011年2月14日星期一

Tiger声明：本人鄙视直接复制本人文章而不加出处的个人或团体，
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前面已经提到过Linux下皆为文件，这当然也包括我们今天的主角àUART0串口。因此对他的一切操作都和文件的操作一样（涉及到了open,read,write,close等文件的基本操作）。
一．Linux下的串口编程又那几部分组成



1. 打开串口
2. 串口初始化
3. 读串口或写串口
4. 关闭串口
二．串口的打开
既然串口在linux中被看作了文件，那么在对文件进行操作前先要对其进行打开操作。
1.在Linxu中，串口设备是通过串口终端设备文件来访问的，即通过访问/dev/ttyS0,/dev/ttyS1,/dev/ttyS2这些设备文件实现对串口的访问。
2.调用open()函数来代开串口设备，对于串口的打开操作，必须使用O_NOCTTY参数。
l O_NOCTTY: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，任务一个输入(eg:键盘中止信号等)都将影响进程。
l O_NDELAY:表示不关心DCD信号线所处的状态（端口的另一端是否激活或者停止）。
3.打开串口模块有那及部分组成
1>调用open()函数打开串口，获取串口设备文件描述符
2>获取串口状态，判断是否阻塞
3>测试打开的文件描述符是否为终端设备



4程序:

/*****************************************************************
* 名称： UART0_Open
* 功能： 打开串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数： fd :文件描述符 port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*****************************************************************/
int UART0_Open(int fd,char* port)
{

fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
if (FALSE == fd)
{
perror("Can''t Open Serial Port");
return(FASLE);
}
//判断串口的状态是否为阻塞状态
if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0)
{
printf("fcntl failed!/n");
return(FALSE);
}
else
{
printf("fcntl=%d/n",fcntl(fd, F_SETFL,0));
}
//测试是否为终端设备
if(0 == isatty(STDIN_FILENO))
{
printf("standard input is not a terminal device/n");
return(FALSE);
}
else
{
printf("isatty success!/n");
}
printf("fd->open=%d/n",fd);
return fd;
}

三．串口的初始化

1. 在linux中的串口初始化和前面的串口初始化一样。需要设置串口波特率，数据流控制，帧的格式(即数据位个数，停止位，校验位,数据流控制)
2. 串口初始化模块有那几部分组成：
1>.设置波特率
2>设置数据流控制
2>设置帧的格式(即数据位个数，停止位，校验位)



John哥说明：
1>设置串口参数时要用到termios结构体,因此先要通过函数
tcgettattr(fd,&options)获得串口指向termios结构的指针。
2>通过cfsetispeed函数和cfsetospeed函数用来设置串口的输入/输出波特率。一般情况下，输入和输出波特率相等的。
3>设置数据位可以通过修改termios机构体中c_flag来实现。其中CS5,CS6,CS7,CS8对应数据位的5，6，7，8。在设置数据位时，必须要用CSIZE做位屏蔽。
4>数据流控制是使用何种方法来标志数据传输的开始和结束。
5>在设置完波特率，数据流控制，数据位，校验位，停止位，停止位后，还要设置最小等待时间和最小接收字符。
6>在完成配置后要通过tcsetattr()函数来激活配置。
3.程序：

/*******************************************************************
* 名称： UART0_Set
* 功能： 设置串口数据位，停止位和效验位
* 入口参数： fd 串口文件描述符
* speed 串口速度
* flow_ctrl 数据流控制
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N,E,O,,S
*出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)
{

int i;
int status;
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 };

struct termios options;

/*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数，并将它们保存于options,该函数,还可以测试配置是否正确，该串口是否可用等。若调用成功，函数返回值为，若调用失败，函数返回值为1.
*/
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}

//设置串口输入波特率和输出波特率
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++)
{
if (speed == name_arr[i])
{
cfsetispeed(&Options, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&Options, speed_arr[i]);
}
}

//修改控制模式，保证程序不会占用串口
options.c_cflag |= CLOCAL;
//修改控制模式，使得能够从串口中读取输入数据
options.c_cflag |= CREAD;

//设置数据流控制
switch(flow_ctrl)
{

case 0 ://不使用流控制
options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
break;

case 1 ://使用硬件流控制
options.c_cflag |= CRTSCTS;
break;
case 2 ://使用软件流控制
options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
break;
}
//设置数据位
options.c_cflag &= ~CSIZE; //屏蔽其他标志位
switch (databits)
{
case 5 :
options.c_cflag |= CS5;
break;
case 6 :
options.c_cflag |= CS6;
break;
case 7 :
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size/n");
return (FALSE);
}
//设置校验位
switch (parity)
{
case ''n'':
case ''N'': //无奇偶校验位。
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_iflag &= ~INPCK;
break;
case ''o'':
case ''O''://设置为奇校验
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case ''e'':
case ''E''://设置为偶校验
options.c_cflag |= PARENB;
options.c_cflag &= ~PARODD;
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case ''s'':
case ''S'': //设置为空格
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported parity/n");
return (FALSE);
}
// 设置停止位
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);
}

//修改输出模式，原始数据输出
options.c_oflag &= ~OPOST;

//设置等待时间和最小接收字符
options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */
options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */

//如果发生数据溢出，接收数据，但是不再读取
tcflush(fd,TCIFLUSH);

//激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中）
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("com set error!/n");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
/*******************************************************************
* 名称： UART0_Init()
* 功能： 串口初始化
* 入口参数： fd 文件描述符
* speed 串口速度
* flow_ctrl 数据流控制
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N,E,O,,S
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint databits,int stopbits,int parity)
{
int err;
//设置串口数据帧格式
if (UART0_Set(fd,115200,0,8,1,''N'') == FALSE)
{
return FALSE;
}
else
{
return TRUE;
}
}

注：
如果不是开发终端之类的，只是串口传输数据，而不需要串口来处理，那么使用原始模式(Raw Mode)方式来通讯，设置方式如下：

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

四． 串口的读写函数：
1. 读写串口是通过使用read函数和write函数来实现的。
2. 程序

/*******************************************************************
* 名称： UART0_Recv
* 功能： 接收串口数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* rcv_buf :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中
* data_len :一帧数据的长度
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)
{
int len,fs_sel;
fd_set fs_read;

struct timeval time;

FD_ZERO(&fs_read);
FD_SET(fd,&fs_read);

time.tv_sec = 10;
time.tv_usec = 0;

//使用select实现串口的多路通信
fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);
if(fs_sel)
{
len = read(fd,data,data_len);
return len;
}
else
{
return FALSE;
}
}
/*******************************************************************
* 名称： UART0_Send
* 功能： 发送数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* send_buf :存放串口发送数据
* data_len :一帧数据的个数
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)
{
int len = 0;

len = write(fd,send_buf,data_len);
if (len == data_len )
{
return len;
}
else
{

tcflush(fd,TCOFLUSH);
return FALSE;
}
}

五． 关闭串口
在完成对串口设备的操作后，要调用close函数关闭该文件描述符。
程序：

/******************************************************
* 名称： UART0_Close
* 功能： 关闭串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数： fd :文件描述符
* 出口参数： void
*******************************************************************/

void UART0_Close(int fd)
{
close(fd);
}
一． 一个完整程序
/************************Copyright(c)*******************************
** 西安邮电学院
** graduate school
** XNMS项目组
** WebSite :blog.csdn.net/tigerjb
**------------------------------------------FileInfo-------------------------------------------------------
** File name: main.c
** Last modified Date: 2011-01-31
** Last Version: 1.0
** Descriptions:
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Created by: 冀博
** Created date: 2011-01-31
** Version: 1.0
** Descriptions: The original version
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Modified by:
** Modified date:
** Version:
** Descriptions:
*******************************************************************/

//串口相关的头文件
#include<stdio.h> /*标准输入输出定义*/
#include<stdlib.h> /*标准函数库定义*/
#include<unistd.h> /*Unix 标准函数定义*/
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h> /*文件控制定义*/
#include<termios.h> /*PPSIX 终端控制定义*/
#include<errno.h> /*错误号定义*/
#include<string.h>

//宏定义
#define FALSE -1
#define TRUE

struct termios
{
unsigned short c_iflag; //输入模式标志
unsigned short c_oflag; //输出模式标志
unsigned short c_cflag; //控制模式标志
unsigned short c_lflag; //本地模式标志
unsigned char c_line; //line discipline
unsigned char c_cc[NCC]; // control characters
};

/*******************************************************************
* 名称： UART0_Open
* 功能： 打开串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数： fd :文件描述符 port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Open(int fd,char* port)
{

fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
if (FALSE == fd)
{
perror("Can''t Open Serial Port");
return(FASLE);
}
//判断串口的状态是否为阻塞状态
if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0)
{
printf("fcntl failed!/n");
return(FALSE);
}
else
{
printf("fcntl=%d/n",fcntl(fd, F_SETFL,0));
}
//测试是否为终端设备
if(0 == isatty(STDIN_FILENO))
{
printf("standard input is not a terminal device/n");
return(FALSE);
}
else
{
printf("isatty success!/n");
}
printf("fd->open=%d/n",fd);
return fd;
}
/*******************************************************************
* 名称： UART0_Close
* 功能： 关闭串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数： fd :文件描述符 port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数： void
*******************************************************************/

void UART0_Close(int fd)
{
close(fd);
}

/*******************************************************************
* 名称： UART0_Set
* 功能： 设置串口数据位，停止位和效验位
* 入口参数： fd 串口文件描述符
* speed 串口速度
* flow_ctrl 数据流控制
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N,E,O,,S
*出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)
{

int i;
int status;
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, };

struct termios options;

/*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数，并将它们保存于options,该函数还可以测试配置是否正确，该串口是否可用等。若调用成功，函数返回值为，若调用失败，函数返回值为1.
*/
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}

//设置串口输入波特率和输出波特率
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++)
{
if (speed == name_arr[i])
{
cfsetispeed(&Options, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&Options, speed_arr[i]);
}
}

//修改控制模式，保证程序不会占用串口
options.c_cflag |= CLOCAL;
//修改控制模式，使得能够从串口中读取输入数据
options.c_cflag |= CREAD;

//设置数据流控制
switch(flow_ctrl)
{

case 0 ://不使用流控制
options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
break;

case 1 ://使用硬件流控制
options.c_cflag |= CRTSCTS;
break;
case 2 ://使用软件流控制
options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
break;
}
//设置数据位
//屏蔽其他标志位
options.c_cflag &= ~CSIZE;
switch (databits)
{
case 5 :
options.c_cflag |= CS5;
break;
case 6 :
options.c_cflag |= CS6;
break;
case 7 :
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size/n");
return (FALSE);
}
//设置校验位
switch (parity)
{
case ''n'':
case ''N'': //无奇偶校验位。
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_iflag &= ~INPCK;
break;
case ''o'':
case ''O''://设置为奇校验
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case ''e'':
case ''E''://设置为偶校验
options.c_cflag |= PARENB;
options.c_cflag &= ~PARODD;
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case ''s'':
case ''S'': //设置为空格
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported parity/n");
return (FALSE);
}
// 设置停止位
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);
}

//修改输出模式，原始数据输出
options.c_oflag &= ~OPOST;

//设置等待时间和最小接收字符
options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */
options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */

//如果发生数据溢出，接收数据，但是不再读取
tcflush(fd,TCIFLUSH);

//激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中）
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("com set error!/n");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
/*******************************************************************
* 名称： UART0_Init()
* 功能： 串口初始化
* 入口参数： fd : 文件描述符
* speed : 串口速度
* flow_ctrl 数据流控制
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N,E,O,,S
*
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint databits,int stopbits,int parity)
{
int err;
//设置串口数据帧格式
if (UART0_Set(fd,115200,0,8,1,''N'') == FALSE)
{
return FALSE;
}
else
{
return TRUE;
}
}

/*******************************************************************
* 名称： UART0_Recv
* 功能： 接收串口数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* rcv_buf :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中
* data_len :一帧数据的长度
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)
{
int len,fs_sel;
fd_set fs_read;

struct timeval time;

FD_ZERO(&fs_read);
FD_SET(fd,&fs_read);

time.tv_sec = 10;
time.tv_usec = 0;

//使用select实现串口的多路通信
fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);
if(fs_sel)
{
len = read(fd,data,data_len);
return len;
}
else
{
return FALSE;
}
}
/********************************************************************
* 名称： UART0_Send
* 功能： 发送数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* send_buf :存放串口发送数据
* data_len :一帧数据的个数
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为
*******************************************************************/
int UART0_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)
{
int len = 0;

len = write(fd,send_buf,data_len);
if (len == data_len )
{
return len;
}
else
{

tcflush(fd,TCOFLUSH);
return FALSE;
}

}

int main(int argc, char **argv)
{
int fd; //文件描述符
int err; //返回调用函数的状态
int len;
int i;
char rcv_buf[100];
char send_buf[20]="tiger john";
if(argc != 3)
{
printf("Usage: %s /dev/ttySn 0(send data)/1 (receive data) /n",argv[0]);
return FALSE;
}
fd = UART0_Open(fd,argv[1]); //打开串口，返回文件描述符
do{
err = UART0_Init(fd,115200,0,8,1,''N'');
printf("Set Port Error/n");
}while(FASLE == err || FASLE == fd);

if(0 == strcmp(argv[2],"0"))
{
for(i = 0;i < 10;i++)
{
len = URAT0_Send(fd,send_buf,10);
if(len > 0)
printf(" %d send data successful/n",i);
else
printf("send data failed!/n");

sleep(2);
}
UART0_Close(fd);
}
else
{

while (1) //循环读取数据
{
len = read(fd, rcv_buf,9);
if(len > 0)
{
printf("receive data is %s/n",recv_buf);
}
else
{
printf("cannot receive data/n");
}
sleep(2);
}
UART0_Close(fd);
}
}

/********************************************************************* End Of File **
*******************************************************************/