串口通信初始化

轉載地址：http://blog.csdn.net/specialshoot/article/details/50707965

linux下串口通信主要有下面幾個步驟

串口通信流程圖

下面我會一一介紹這幾個步驟。

1.打開串口

代碼（串口爲ttyUSB0）

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1. //打開串口  
2. int open_port(void)  
3. {  
4.     int fd;  
5.           
6.     fd=open("/dev/ttyUSB0",O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);//O_NONBLOCK設置爲非阻塞模式，在read時不會阻塞住，在讀的時候將read放在while循環中，下一節篇文檔將詳細講解阻塞和非阻塞  
7. //  printf("fd=%d\n",fd);  
8.       
9.     if(fd==-1)  
10.     {  
11.         perror("Can't Open SerialPort");  
12.     }  
13.       
14.     return fd;  
15. }  

打開串口時也可以多加一些內容，比如判斷串口爲阻塞狀態、測試是否爲終端設備等，這些是必要的，所以較上面的基本的打開串口的代碼，更加完整健壯一些的代碼流程如下所示：

打開串口較完整流程圖

代碼：

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1. /** 
2.  * open port 
3.  * @param  fd 
4.  * @param  comport 想要打開的串口號 
5.  * @return  返回-1爲打開失敗 
6.  */  
7. int open_port(int fd,int comport)   
8. {   
9.     char *dev[]={"/dev/ttyUSB0","/dev/ttyS1","/dev/ttyS2"};  
10.   
11.     if (comport==1)//串口1   
12.     {  
13.         fd = open( "/dev/ttyUSB0", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);   
14.         if (-1 == fd)  
15.         {   
16.             perror("Can't Open Serial Port");   
17.             return(-1);   
18.         }   
19.      }   
20.      else if(comport==2)//串口2   
21.      {       
22.         fd = open( "/dev/ttyS1", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY); //沒有設置<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">O_NONBLOCK非阻塞模式，也可以設置爲非阻塞模式，兩個模式在下一篇博客中具體說明</span>  
23.   
24.         if (-1 == fd)  
25.         {   
26.             perror("Can't Open Serial Port");   
27.             return(-1);   
28.         }   
29.      }   
30.      else if (comport==3)//串口3   
31.      {   
32.         fd = open( "/dev/ttyS2", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);   
33.         if (-1 == fd)  
34.         {   
35.             perror("Can't Open Serial Port");   
36.             return(-1);   
37.         }   
38.      }   
39.      /*恢復串口爲阻塞狀態*/   
40.      if(fcntl(fd, F_SETFL, 0)<0)   
41.             printf("fcntl failed!\n");   
42.      else   
43.         printf("fcntl=%d\n",fcntl(fd, F_SETFL,0));   
44.      /*測試是否爲終端設備*/   
45.      if(isatty(STDIN_FILENO)==0)   
46.         printf("standard input is not a terminal device\n");   
47.      else   
48.         printf("isatty success!\n");   
49.      printf("fd-open=%d\n",fd);   
50.      return fd;   
51. }  

關鍵函數解釋：

open

功能描述：用於打開或創建文件，成功則返回文件描述符，否則返回-1，open返回的文件描述符一定是最小的未被使用的描述符

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1. #include<fcntl.h>  
2. int open(const char *pathname, int oflag, ... );  

參數解釋：

pathname：文件路徑名，串口在Linux中被看做是一個文件

oflag：一些文件模式選擇，有如下幾個參數可以設置

• O_RDONLY只讀模式
• O_WRONLY只寫模式
• O_RDWR讀寫模式

上面三個參數在設置的時候必須選擇其中一個！！！下面的是可選的

• O_APPEND每次寫操作都寫入文件的末尾
• O_CREAT如果指定文件不存在，則創建這個文件
• O_EXCL如果要創建的文件已存在，則返回 -1，並且修改 errno 的值
• O_TRUNC如果文件存在，並且以只寫/讀寫方式打開，則清空文件全部內容
• O_NOCTTY如果路徑名指向終端設備，不要把這個設備用作控制終端。
• O_NONBLOCK如果路徑名指向 FIFO/塊文件/字符文件，則把文件的打開和後繼 I/O設置爲非阻塞模式（nonblocking mode）

下面三個常量同樣是選用的，他們用於同步輸入輸出

• O_DSYNC等待物理 I/O 結束後再 write。在不影響讀取新寫入的數據的前提下，不等待文件屬性更新。
• O_RSYNC讀(read)等待所有寫入同一區域的寫操作完成後再進行
• O_SYNC等待物理 I/O 結束後再 write，包括更新文件屬性的 I/O

對於串口的打開操作，必須使用O_NOCTTY參數，它表示打開的是一個終端設備，程序不會成爲該端口的控制終端。如果不使用此標誌，任務的一個輸入(比如鍵盤終止信號等)都會影響進程。

O_NDELAY表示不關心DCD信號所處的狀態（端口的另一端是否激活或者停止）。

fcntl

功能描述：根據文件描述詞來操作文件的特性，返回-1代表出錯

[cpp] view plain copy

1. #include<unistd.h>  
2. #include<fcntl.h>  
3. int fcntl(int fd,int cmd);  
4. int fcntl(int fd,int cmd,long arg);  
5. int fcntl(int fd,int cmd,struct flock *lock);  

參數說明：

• fd：文件描述符
• cmd：命令參數

fcntl函數有5種功能： 
1. 複製一個現有的描述符(cmd=F_DUPFD). 
2. 獲得／設置文件描述符標記(cmd=F_GETFD或F_SETFD). 
3. 獲得／設置文件狀態標記(cmd=F_GETFL或F_SETFL). 
4. 獲得／設置異步I/O所有權(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN). 
5. 獲得／設置記錄鎖(cmd=F_GETLK , F_SETLK或F_SETLKW).

具體使用見http://www.cnblogs.com/lonelycatcher/archive/2011/12/22/2297349.html

isatty

函數功能，實現只使用了一個終端專用的函數tcgetattr(如果成功之星，它不改變任何東西)，並取其返回值。若爲終端設備返回1，否則返回0。詳情見http://blog.csdn.net/wangjingyu00711/article/details/41693155

2.串口的初始化

串口初始化工作需要做以下工作：

1. 設置波特率
2. 設置數據流控制
3. 設置幀的格式(即數據位個數，停止位，校驗位)

串口初始化

代碼：

[cpp] view plain copy

1. int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)   
2. {   
3.      struct termios newtio,oldtio;   
4. /*保存測試現有串口參數設置，在這裏如果串口號等出錯，會有相關的出錯信息*/   
5.      if  ( tcgetattr( fd,&oldtio)  !=  0) {    
6.       perror("SetupSerial 1");  
7.     printf("tcgetattr( fd,&oldtio) -> %d\n",tcgetattr( fd,&oldtio));   
8.       return -1;   
9.      }   
10.      bzero( &newtio, sizeof( newtio ) );   
11. /*步驟一，設置字符大小*/   
12.      newtio.c_cflag  |=  CLOCAL | CREAD;    
13.      newtio.c_cflag &= ~CSIZE;    
14. /*設置停止位*/   
15.      switch( nBits )   
16.      {   
17.      case 7:   
18.       newtio.c_cflag |= CS7;   
19.       break;   
20.      case 8:   
21.       newtio.c_cflag |= CS8;   
22.       break;   
23.      }   
24. /*設置奇偶校驗位*/   
25.      switch( nEvent )   
26.      {   
27.      case 'o':  
28.      case 'O': //奇數   
29.       newtio.c_cflag |= PARENB;   
30.       newtio.c_cflag |= PARODD;   
31.       newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);   
32.       break;   
33.      case 'e':  
34.      case 'E': //偶數   
35.       newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);   
36.       newtio.c_cflag |= PARENB;   
37.       newtio.c_cflag &= ~PARODD;   
38.       break;  
39.      case 'n':  
40.      case 'N':  //無奇偶校驗位   
41.       newtio.c_cflag &= ~PARENB;   
42.       break;  
43.      default:  
44.       break;  
45.      }   
46.      /*設置波特率*/   
47. switch( nSpeed )   
48.      {   
49.      case 2400:   
50.       cfsetispeed(&newtio, B2400);   
51.       cfsetospeed(&newtio, B2400);   
52.       break;   
53.      case 4800:   
54.       cfsetispeed(&newtio, B4800);   
55.       cfsetospeed(&newtio, B4800);   
56.       break;   
57.      case 9600:   
58.       cfsetispeed(&newtio, B9600);   
59.       cfsetospeed(&newtio, B9600);   
60.       break;   
61.      case 115200:   
62.       cfsetispeed(&newtio, B115200);   
63.       cfsetospeed(&newtio, B115200);   
64.       break;   
65.      case 460800:   
66.       cfsetispeed(&newtio, B460800);   
67.       cfsetospeed(&newtio, B460800);   
68.       break;   
69.      default:   
70.       cfsetispeed(&newtio, B9600);   
71.       cfsetospeed(&newtio, B9600);   
72.      break;   
73.      }   
74. /*設置停止位*/   
75.      if( nStop == 1 )   
76.       newtio.c_cflag &=  ~CSTOPB;   
77.      else if ( nStop == 2 )   
78.       newtio.c_cflag |=  CSTOPB;   
79. /*設置等待時間和最小接收字符*/   
80.      newtio.c_cc[VTIME]  = 0;   
81.      newtio.c_cc[VMIN] = 0;   
82. /*處理未接收字符*/   
83.      tcflush(fd,TCIFLUSH);   
84. /*激活新配置*/   
85. if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0)   
86.      {   
87.       perror("com set error");   
88.       return -1;   
89.      }   
90.      printf("set done!\n");   
91.      return 0;   
92. }   

講解這片代碼之前，我們要先研究一下termios的數據結構。最小的termios結構的典型定義如下：[cpp] view plain copy

1. struct termios  
2. {  
3.            tcflag_t c_iflag;  
4.            tcflag_t c_oflag;  
5.            tcflag_t c_cflag;  
6.            tcflag_t c_lflag;  
7.            cc_t           c_cc[NCCS];  
8. };  

上面五個結構成員名稱分別代表：

• c_iflag：輸入模式
• c_oflag：輸出模式
• c_cflag：控制模式
• c_lflag：本地模式
• c_cc[NCCS]：特殊控制模式

五種模式的參數說明見博客http://blog.csdn.net/querdaizhi/article/details/7436722
tcgetattr可以初始化一個終端對應的termios結構，tcgetattr函數原型如下：[cpp] view plain copy

1. #include<termios.h>    
2. int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);   

這個函數調用把低昂前終端接口變量的值寫入termios_p參數指向的結構。如果這些值其後被修改了，可以通過調用函數tcsetattr來重新配置。tcsetattr函數原型如下：[cpp] view plain copy

1. #include<termios.h>    
2. int tcsetattr(int fd , int actions , const struct termios *termios_h);    

參數actions控制修改方式，共有三種修改方式，如下所示：

1. TCSANOW：立刻對值進行修改
2. TCSADRAIN：等當前的輸出完成後再對值進行修改
3. TCSAFLUSH：等當前的輸出完成之後，再對值進行修改，但丟棄還未從read調用返回的當前的可用的任何輸入。

在我們的代碼中，我們設置爲NOW立即對值進行修改。tcflush用於清空中端爲完成的輸入/輸出請求及數據，它的函數原型如下：[cpp] view plain copy

1. int tcflush(int fd, int queue_selector);  

其中queue_selector時控制tcflush的操作，取值可以爲如下參數中的一個：TCIFLUSH清楚正收到的數據，且不會讀出來；TCOFLUSH清楚正寫入的數據，且不會發送至終端；TCIOFLUSH清除所有正在發送的I/O數據。再看我們的代碼，我們修改字符大小的代碼爲[cpp] view plain copy

1. newtio.c_cflag  |=  CLOCAL | CREAD;    
2. newtio.c_cflag &= ~CSIZE;    

c_cflag代表控制模式

• CLOCAL含義爲忽略所有調制解調器的狀態行，這個目的是爲了保證程序不會佔用串口。
• CREAD代表啓用字符接收器，目的是是的能夠從串口中讀取輸入的數據。
• CS5/6/7/8表示發送或接收字符時使用5/6/7/8比特。
• CSTOPB表示每個字符使用兩位停止位。
• HUPCL表示關閉時掛斷調制解調器。
• PARENB：啓用奇偶校驗碼的生成和檢測功能。
• PARODD：只使用奇校驗而不使用偶校驗。

c_iflag代表輸入模式

 

• BRKINT：當在輸入行中檢測到一個終止狀態時，產生一箇中斷。
• TGNBRK：忽略輸入行中的終止狀態。
• TCRNL：將接受到的回車符轉換爲新行符。
• TGNCR：忽略接受到的新行符。
• INLCR：將接受到的新行符轉換爲回車符。
• IGNPAR：忽略奇偶校檢錯誤的字符。
• INPCK：對接收到的字符執行奇偶校檢。
• PARMRK：對奇偶校檢錯誤作出標記。
• ISTRIP：將所有接收的字符裁減爲7比特。
• IXOFF：對輸入啓用軟件流控。
• IXON：對輸出啓用軟件流控。

c_cc特殊的控制字符

 

標準模式和非標準模式下,c_cc數組的下標有不同的值:

標準模式：

 

• VEOF:EOF字符
• VEOL:EOF字符
• VERASE:ERASE字符
• VINTR:INTR字符
• VKILL:KILL字符
• VQUIT:QUIT字符
• VSTART:START字符 
• VSTOP:STOP字符

非標準模式:

 

• VINTR:INTR字符
• VMIN:MIN值
• VQUIT:QUIT字符
• VSUSP:SUSP字符
• VTIME:TIME值
• VSTART:START字符 
• VSTOP:STOP字符

cfsetispeed和cfsetospeed用來設置輸入輸出的波特率，函數模型如下：

 

[cpp] view plain copy

1. int cfsetispeed(struct termios *termptr, speed_t speed);  
2. int cfsetospeed(struct termios *termptr, speed_t speed);  

參數說明：

 

• struct termios *termptr：指向termios結構的指針
• speed_t speed：需要設置的波特率
• 返回值：成功返回0，否則返回-1

這樣，所有的初始化操作我們就完成了。

下一篇文章我會記錄串口的讀寫及關閉操作的詳細步驟。並且會把源代碼鏈接給出供大家參考！