Linux 操作系統下的串行口通訊編程

2019-11-17 05:02:11

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    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。串口簡介
    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于串行通訊的標準。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"該標準規定采用一個 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于 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，假如要非常深入了解，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 答應發送 CTS DTE←DCE DCE 告訴 DTE 線路已接通可以發送數據
6 數據設備預備好 DSR DTE←DCE DCE 預備好
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 數據終端預備好 DTR DTE→DCE DTE 預備好
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 下串口文件是位于 /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; /* 輸入模式標志 */
unsigned short c_oflag;  /* 輸出模式標志 */
unsigned short c_cflag;  /* 控制模式標志*/

unsigned short c_lflag;  /* local mode flags */
unsigned char c_line;      /* line discipline */
unsigned char c_cc[NCC];    /* control characters */
};設置這個結構體很復雜，我這里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[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;

更多內容請看java編程開發手冊  Linux安全應用寶典  Linux防火墻專題，或設置效驗的函數：

/**
*@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
"); 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");
  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

");
   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);
}需要注重的是:    假如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，那么使用原始模式(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
設置好串口之后，讀寫串口就很輕易了，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，假如設置為原始模式(Raw Mode)傳輸數據，那么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);

更多內容請看Java編程開發手冊 Linux安全應用寶典 Linux防火墻專題，或例子
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，所以接收到后，后面加上了結束符號。
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
");
  exit (0);
}
while (1) //循環讀取數據
{
while((nread = read(fd, buff, 512))>0)

{
  printf("
Len %d
",nread);
  buff[nread+1] = '';
  printf( "
%s", buff);
}
}
//close(fd);
// exit (0);
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <errno.h>
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>#include "MySQL.h"#define BAUDRATE B9600
#define DEVICE "/dev/ttyS0"
#define _POSIX_SOURCE 1
#define FALSE 0
#define TRUE 1int insertdb(int d1, int d2, int d3, int d4) {
    MYSQL connect;
    int res, no1, no2, sd1, sd2;
    char *query = "INSERT INTO mydata ( stime, sno1, sno2, sdata1, sdata2 ) VALUES ( '%s', %d, %d, %x, %x)";
    char *sql, *st1;
    struct tm *ptr;
    time_t lt;

    no1 = d1;
    no2 = d2;
    sd1 = d3;
    sd2 = d4;
    lt = time(NULL);
    ptr = localtime(&lt);
    st1 = (char *)asctime(ptr);
    st1[strlen(st1) -1 ] = '/0';
    sql = (char *)malloc(255*sizeof(char));
    sprintf(sql, query, st1, no1, no2, sd1, sd2);

/* debug here
    printf("%c : ", st1[strlen(st1)]);
    printf("%s : %d :",sql, strlen(st1));
    return EXIT_SUCCESS;
*/

    mysql_init(&connect);

    if(mysql_real_connect(&connect, "localhost", "root", "root", "mytest", 0, NULL, 0)) {
        printf("connect success!/n");        res = mysql_query(&connect, sql);        if(!res) {
            printf("insert success!/n");
        } else {
            fprintf(stderr, "insert error %d: %s/n", mysql_errno(&connect), mysql_error(&connect));
            return EXIT_FAILURE;
        }        mysql_close(&connect);
    } else {
        fprintf(stderr, "connect fail!/n");
        return EXIT_FAILURE;

    }    return EXIT_SUCCESS;
}int main(void) {
    int fd, res_w, res_r, i, j, k;
    struct termios oldtio,newtio;
    char inbuf[255];
    char cbuf[4];
    int buf[4];    res_w = 0;
    res_r = 0;

    fd = open(DEVICE, O_RDWR O_NOCTTY ); // O_NDELAY);
    if(fd < 0) {
        perror(DEVICE);
        exit(-1);
    }    tcgetattr(fd, &oldtio);bzero(&newtio,sizeof(struct termios));newtio.c_cflag= (CLOCAL CREAD);
newtio.c_cflag=BAUDRATE;
newtio.c_cflag&=~CSTOPB;
newtio.c_cflag&=~PARENB;
newtio.c_cflag&=~CSIZE;
newtio.c_cflag=CS8;
newtio.c_cflag&=~CRTSCTS;newtio.c_lflag=0;newtio.c_oflag=0;newtio.c_cc[VMIN]=4;
newtio.c_cc[VTIME]=0;newtio.c_iflag&=~(IXONIXOFFIXANY);cfsetispeed(&newtio, BAUDRATE);
cfsetospeed(&newtio, BAUDRATE);tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio);tcflush(fd, TCIFLUSH);               cbuf[0] = 0x00;
//        cbuf[1] = 0x00;        j = 0;for(k = 0; k < 4; k++) {
    switch (j) {
        case 0:
        default:
            cbuf[1] = 0x00;
            j = 2;
            break;
        case 2:
            cbuf[1] = 0x02;
            j = 0;
            break;
    }

    res_w = write(fd, cbuf, 2);/* debug here
printf("cbuf : %x %x /n", cbuf[0], cbuf[1]);
printf("buf : %x : %x : %x : %x /n", inbuf[0], inbuf[1], inbuf[2], inbuf[3]);
*/
    res_r = read(fd, &inbuf, 255);

    if(res_r != -1) {
        for(i = 0; i < res_r; i++) {
            buf[i] = (int)inbuf[i];
            buf[i] = buf[i] & 0xff;
        //    printf(" %x ", buf[i]);

        }
        printf("/n");
        if(insertdb(buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]))
            printf("insert into db success!");
    }
    else {
        perror("read fail");
        exit(-1);
    }// if end here
}// for end here        tcsetattr(fd, TCSANOW, &oldtio);    close(fd);
    exit(0);
} // main end here

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