linux下的串口操作

Linux 下串口編程入門

簡介
串行口是計算機一種常用的接口，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 接口（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、 調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用於串行通訊的標準。它的全名是"數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準"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，傳輸電纜長度應爲 50 英尺。
Linux 操作系統從一開始就對串行口提供了很好的支持，本文就 Linux 下的串行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》

計算機串口的引腳說明
序號    信號名稱    符號    流向    功能
2     發送數據    TXD    DTE→DCE    DTE發送串行數據
3     接收數據    RXD    DTE←DCE    DTE 接收串行數據
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數據
6     數據設備準備好    DSR    DTE←DCE    DCE 準備好
7     信號地    　    　    　　　信號公共地
8     載波檢測    DCD    DTE←DCE    表示 DCE 接收到遠程載波
20   數據終端準備好    DTR    DTE→DCE    DTE 準備好
22   振鈴指示    RI    DTE←DCE    表示 DCE 與線路接通，出現振鈴

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 爲 /dev/ttyS0
串口二 爲 /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，我這裏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);     /*設置爲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[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置：
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 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 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 = write(fd, buffer ,Length)
    * 讀取串口數據
      使用文件操作read函數讀取，如果設置爲原始模式(Raw Mode)傳輸數據，那麼read函數返回的字符數是實際串口收到的字符數。
      可以使用操作文件的函數來實現異步讀取，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，發送的數據是字符，
但是沒有發送字符串結束符號，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);
}


參考資料
    * Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems
    * Linux 的源代碼
    * 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 [email protected]和他聯繫。