串口termios函數

https://blog.csdn.net/williamwang2013/article/details/8560552

linux使用terminfo數據庫來描述終端能力以及調用對應功能的方法
POSIX定義了完成終端I/O的標準方法：TERMIOS函數族

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
struct termios{
              tcflag_t c_iflag;      /* input modes */
              tcflag_t c_oflag;      /* output modes */
              tcflag_t c_cflag;      /* control modes */
              tcflag_t c_lflag;      /* local modes */
              cc_t c_cc [NCCS];      /* control chars */
}

其具體意義如下。

c_iflag：輸入模式標誌，控制終端輸入方式，具體參數如表6.3所示。

表6.3 c_iflag參數表

鍵值	說明
IGNBRK	忽略BREAK鍵輸入
BRKINT	如果設置了IGNBRK，BREAK鍵的輸入將被忽略，如果設置了BRKINT ，將產生SIGINT中斷
IGNPAR	忽略奇偶校驗錯誤
PARMRK	標識奇偶校驗錯誤
INPCK	允許輸入奇偶校驗
ISTRIP	去除字符的第8個比特
INLCR	將輸入的NL（換行）轉換成CR（回車）
IGNCR	忽略輸入的回車
ICRNL	將輸入的回車轉化成換行（如果IGNCR未設置的情況下）
IUCLC	將輸入的大寫字符轉換成小寫字符（非POSIX）
IXON	允許輸入時對XON/XOFF流進行控制
IXANY	輸入任何字符將重啓停止的輸出
IXOFF	允許輸入時對XON/XOFF流進行控制
IMAXBEL	當輸入隊列滿的時候開始響鈴，Linux在使用該參數而是認爲該參數總是已經設置

c_oflag：輸出模式標誌，控制終端輸出方式，具體參數如表6.4所示。

表6.4 c_oflag參數

鍵值	說明
OPOST	處理後輸出
OLCUC	將輸入的小寫字符轉換成大寫字符（非POSIX）
ONLCR	將輸入的NL（換行）轉換成CR（回車）及NL（換行）
OCRNL	將輸入的CR（回車）轉換成NL（換行）
ONOCR	第一行不輸出回車符
ONLRET	不輸出回車符
OFILL	發送填充字符以延遲終端輸出
OFDEL	以ASCII碼的DEL作爲填充字符，如果未設置該參數，填充字符將是NUL（‘\0’）（非POSIX）
NLDLY	換行輸出延時，可以取NL0（不延遲）或NL1（延遲0.1s）
CRDLY	回車延遲，取值範圍爲：CR0、CR1、CR2和 CR3
TABDLY	水平製表符輸出延遲，取值範圍爲：TAB0、TAB1、TAB2和TAB3
BSDLY	空格輸出延遲，可以取BS0或BS1
VTDLY	垂直製表符輸出延遲，可以取VT0或VT1
FFDLY	換頁延遲，可以取FF0或FF1

c_cflag：控制模式標誌，指定終端硬件控制信息，具體參數如表6.5所示。

表6.5 c_oflag參數

鍵值	說明
CBAUD	波特率（4+1位）（非POSIX）
CBAUDEX	附加波特率（1位）（非POSIX）
CSIZE	字符長度，取值範圍爲CS5、CS6、CS7或CS8
CSTOPB	設置兩個停止位
CREAD	使用接收器
PARENB	使用奇偶校驗
PARODD	對輸入使用奇偶校驗，對輸出使用偶校驗
HUPCL	關閉設備時掛起
CLOCAL	忽略調制解調器線路狀態
CRTSCTS	使用RTS/CTS流控制

c_lflag：本地模式標誌，控制終端編輯功能，具體參數如表6.6所示。

表6.6 c_lflag參數

鍵值	說明
ISIG	當輸入INTR、QUIT、SUSP或DSUSP時，產生相應的信號
ICANON	使用標準輸入模式
XCASE	在ICANON和XCASE同時設置的情況下，終端只使用大寫。如果只設置了XCASE，則輸入字符將被轉換爲小寫字符，除非字符使用了轉義字符（非POSIX，且Linux不支持該參數）
ECHO	顯示輸入字符
ECHOE	如果ICANON同時設置，ERASE將刪除輸入的字符，WERASE將刪除輸入的單詞
ECHOK	如果ICANON同時設置，KILL將刪除當前行
ECHONL	如果ICANON同時設置，即使ECHO沒有設置依然顯示換行符
ECHOPRT	如果ECHO和ICANON同時設置，將刪除打印出的字符（非POSIX）
TOSTOP	向後臺輸出發送SIGTTOU信號

c_cc[NCCS]：控制字符，用於保存終端驅動程序中的特殊字符，如輸入結束符等。c_cc中定義瞭如表6.7所示的控制字符。

表6.7 c_cc支持的控制字符

宏	說明
VINTR	Interrupt字符
VEOL	附加的End-of-file字符
VQUIT	Quit字符
VTIME	非規範模式讀取時的超時時間
VERASE	Erase字符
VSTOP	Stop字符
VKILL	Kill字符
VSTART	Start字符
VEOF	End-of-file字符
VSUSP	Suspend字符
VMIN	非規範模式讀取時的最小字符數

1.模式

Cbreak模式

除了"Del"和"Ctrl"鍵外，接受其他所有字符輸入， raw()和cbreak()兩個函數都可以禁止行緩衝(line buffering)。區別是：在raw()函數模式下，處理掛起（CTRLZ）、中斷或退出（CTRLC）等控制字符時，將直接傳送給程序去處理而不產生終端信號；而在 cbreak()模式下，控制字符將被終端驅動程序解釋成其它字符。

Raw模式

可以禁止行緩衝(line buffering)，處理掛起（CTRLZ）、中斷或退出（CTRLC）等控制字符時，將直接傳送給程序去處理而不產生終端信號
詳情查看curses庫中的cbreak()和 raw()函數。
另外可以用命令直接操作
stty -a 這個命令用來查看當前終端的設置情況
stty sane 如果不小心設錯了終端模式,可用這個命令恢復,另一種恢復辦法是在設置之前保存當前stty設置,在需要時再讀出
stty -g > save_stty 將當前設置保存到文件save_atty中
stty $(cat save_stty) 讀出save_atty文件,恢復原終端設置

2.獲取和設置終端屬性

int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);
int tcsetattr(int fd, int optional_actions, struct termios *termios_p);
其中optional_actions決定什麼時候起作用，可取如下值
TCSANOW：不等數據傳輸完畢就立即改變屬性。
TCSADRAIN：等待所有數據傳輸結束才改變屬性。
TCSAFLUSH：清空輸入輸出緩衝區才改變屬性。
注意：當進行多重修改時，應當在這個函數之後再次調用 tcgetattr() 來檢測是否所有修改都成功實現。

3.波特率函數

獲取波特率

speed_t cfgetospeed(struct termios *termios_p);
speed_t cfgetispeed(struct termios *termios_p);

設置波特率

int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);

speed取值必須是以下常量之一：
B0 B50 B75 B110 B134 B150 B200 B300 B600 B1200 B1800 B2400 B4800 B9600 B19200 B38400 B57600 B115200 B230400
其中：零值 B0 用來中斷連接。如果指定了 B0，不應當再假定存在連接。通常，這樣將斷開連接。CBAUDEX 是一個掩碼，指示高於 POSIX.1 定義的速度的那一些 (57600 及以上)。因此，B57600 & CBAUDEX 爲非零。

4.線路控制函數

int tcdrain (int fd); //等待所有寫入fd中的數據輸出

int tcflush (int fd, int queue_selector); //丟棄要寫入fd，但尚未傳輸的數據，或者收到但是尚未讀取的數據。
取決於queue_selector 的值：
TCIFLUSH：刷新收到的數據但是不讀
TCOFLUSH：刷新寫入的數據但是不傳送
TCIOFLUSH：同時刷新收到的數據但是不讀，並且刷新寫入的數據但是不傳送

int tcflow (int fd, int action); //掛起 fd 上的數據傳輸或接收。
取決於 action 的值：
TCOOFF ：掛起輸出
TCOON ：重新開始被掛起的輸出
TCIOFF ：發送一個 STOP 字符，停止終端設備向系統傳送數據
TCION ：發送一個 START 字符，使終端設備向系統傳輸數據
打開一個終端設備時的默認設置是輸入和輸出都沒有掛起。

int tcsendbreak (int fd, int duration); //傳送連續的 0 值比特流，持續一段時間，如果終端使用異步串行數據傳輸的話。
如果 duration 是 0，它至少傳輸 0.25 秒，不會超過 0.5 秒。如果 duration 非零，它發送的時間長度由實現定義。
如果終端並非使用異步串行數據傳輸，tcsendbreak() 什麼都不做。

5.進程組控制函數

pid_t tcgetpgrp(int fd); //獲取前臺進程組的進程組ID

int tcsetpgrp(int fd, pid_t pgrpid); //設置前臺進程組的進程組ID

pid_t tcgetsid(int fd); //獲取會話首進程的進程組ID

6.cfmakeraw

設置終端的 Raw 模式，設置終端屬性:

termios_p->c_iflag &= ~(IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP| INLCR | IGNCR | ICRNL | IXON);
termios_p->c_oflag &= ~OPOST;
termios_p->c_lflag &= ~(ECHO | ECHONL | ICANON | ISIG | IEXTEN);
termios_p->c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB);
termios_p->c_cflag |= CS8;

7.其他

#include <stdio.h>
char *ctermid(char *s); //決定控制終端名稱

#include <unistd.h>
int isatty(int desc); //判斷描述符是否爲終端

char *ttyname(int desc); //返回終端名稱

int getopt(int argc,char * const argv[ ],const char * optstring); //分析命令行參數
其中argc和argv是由main()傳遞的參數個數和內容，optstring 則代表欲處理的選項字符串。

修改終端控制字符示例

#include
#include
#include
#include
int main(void)
{
    //term用於存儲獲得的終端參數信息
    struct termios term;
    int err;
    
    //獲得標準輸入的終端參數，將獲得的信息保存在term變量中
    if(tcgetattr(STDIN_FILENO,&term)==-1)
    {
	    perror("Cannot get standard input description");
	    return 1;
    }
    
    //修改獲得的終端信息的結束控制字符
    term.c_cc[VEOF]=(cc_t)0x07;
    
    //使用tcsetattr函數將修改後的終端參數設置到標準輸入中
    //err用於保存函數調用後的結果
    err=tcsetattr(STDIN_FILENO,TCSAFLUSH,&term);
    
    //如果err爲-1或是出現EINTR錯誤（函數執行被信號中斷），
    //給出相關出錯信息
    if(err==-1 && err==EINTR)
    {
	    perror("Failed to change EOF character");
	    return 1;
    }
    return 0;
}

O_NOCTTY：如果打開的是一個終端設備，這個程序不會成爲對應這個端口的控制終端，如果沒有該標誌，任何一個輸入，例如鍵盤中止信號等，都將影響進程。

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[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);
	    }
    }
}

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 爲 7 或者8
*@param stopbits 類型 int 停止位 取值爲 1 或者2
*@param parity 類型 int 效驗類型 取值爲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 sizen"); 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); /* 設置爲奇效驗*/
		    options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
		    break;
	    case 'e':
	    case 'E':
		    options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
		    options.c_cflag &= ~PARODD; /* 轉換爲偶效驗*/
		    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 parityn");
		    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 bitsn");
	    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);
}

在上述代碼中，有兩句話特別重要：

options.c_cc[VTIME] = 0; /* 設置超時0 seconds*/  
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/

這兩句話決定了對串口讀取的函數read()的一些功能。

對串口操作的結構體是

struct{
       tcflag_t   c_iflag;    /*輸入模式標記*/
       tcflag_t   c_oflag;   /*輸出模式標記*/
       tcflag_t   c_cflag;   /*控制模式標記*/
       tcflag_t   c_lflag;    /*本地模式標記*/
       cc_t        c_line;     /*線路規程*/
       cc_t        c_cc[NCCS];  /*控制符號*/
}；

其中cc_t c_line只有在一些特殊的系統程序(比如，設置通過tty設備來通信的網絡協議)中才會用。在數組c_cc中有兩個下標(VTIME和VMIN)對應的元素不是控制符，並且只是在原始模式下有效。只有在原始模式下，他們決定了read()函數在什麼時候返回。在標準模式下，除非設置了O_NONBLOCK選項，否則只有當遇到文件結束符或各行的字符都已經編輯完畢後才返回。

控制符VTIME和VMIN之間有着複雜的關係。
VTIME定義要求等待的零到幾百毫秒的時間量(通常是一個8位的unsigned char變量，取值不能大於cc_t)。
VMIN定義了要求等待的最小字節數(不是要求讀的字節數——read()的第三個參數纔是指定要求讀的最大字節數)，這個字節數可能是0。

l) 如果VTIME取0，VMIN定義了要求等待讀取的最小字節數。函數read()只有在讀取了VMIN個字節的數據或者收到一個信號的時候才返回。

如果VMIN取0，VTIME定義了即使沒有數據可以讀取，read()函數返回前也要等待幾百毫秒的時間量。這時，read()函數不需要像其通常情況那樣要遇到一個文件結束標誌才返回0。
如果VTIME和VMIN都不取0，VTIME定義的是當接收到第一個字節的數據後開始計算等待的時間量。如果當調用read函數時可以得到數據，計時器馬上開始計時。如果當調用read函數時還沒有任何數據可讀，則等接收到第一個字節的數據後，計時器開始計時。函數read可能會在讀取到VMIN個字節的數據後返回，也可能在計時完畢後返回，這主要取決於哪個條件首先實現。不過函數至少會讀取到一個字節的數據，因爲計時器是在讀取到第一個數據時開始計時的。
**如果VTIME和VMIN都取0，即使讀取不到任何數據，函數read也會立即返回。**同時，返回值0表示read函數不需要等待文件結束標誌就返回了。

這就是這兩個變量對read函數的影響。

注意的問題:
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*/

串口termios函數

1.模式

2.獲取和設置終端屬性

3.波特率函數

4.線路控制函數

5.進程組控制函數

6.cfmakeraw

7.其他

修改終端控制字符示例

設置波特率的例子函數

設置效驗的函數

設置停止位

Linux驅動面試題

Linux中匿名頁的反向映射

USB OTG模式及切換

linux驅動面試題整理

linux驅動工程面試必問知識點

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結