Linux 操作系統(tǒng)下的串行口通訊編程

2019-11-17 05:02:11

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供稿：網(wǎng)友

    linux 操作系統(tǒng)從一開(kāi)始就對(duì)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(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。串口簡(jiǎn)介
    串行口是計(jì)算機(jī)一種常用的接口，具有連接線(xiàn)少，通訊簡(jiǎn)單，得到廣泛的使用。常用的串口是 RS-232-C 接口（又稱(chēng) EIA RS-232-C）它是在 1970 年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠(chǎng)家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠(chǎng)家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是"數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)"該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè) 25 個(gè)腳的 DB25 連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。傳輸距離在碼元畸變小于 4% 的情況下，傳輸電纜長(zhǎng)度應(yīng)為 50 英尺。    Linux 操作系統(tǒng)從一開(kāi)始就對(duì)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(jìn)行簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)串口的引腳說(shuō)明
<><>　　
序號(hào) 信號(hào)名稱(chēng) 符號(hào) 流向功能
2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD DTE→DCE DTE發(fā)送串行數(shù)據(jù)
3 接收數(shù)據(jù) RXD DTE←DCE DTE 接收串行數(shù)據(jù)
4 請(qǐng)求發(fā)送 RTS DTE→DCE DTE 請(qǐng)求 DCE 將線(xiàn)路切換到發(fā)送方式
5 答應(yīng)發(fā)送 CTS DTE←DCE DCE 告訴 DTE 線(xiàn)路已接通可以發(fā)送數(shù)據(jù)
6 數(shù)據(jù)設(shè)備預(yù)備好 DSR DTE←DCE DCE 預(yù)備好
7 信號(hào)地      信號(hào)公共地
8 載波檢測(cè) DCD DTE←DCE 表示 DCE 接收到遠(yuǎn)程載波
20 數(shù)據(jù)終端預(yù)備好 DTR DTE→DCE DTE 預(yù)備好
22 振鈴指示 RI DTE←DCE 表示 DCE 與線(xiàn)路接通，出現(xiàn)振鈴串口操作
串口操作需要的頭文件#include     <stdio.h>      /*標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出定義*/
#include     <stdlib.h>     /*標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)定義*/
#include     <unistd.h>     /*Unix 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)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(cuò)誤號(hào)定義*/打開(kāi)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(kāi)串口是通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的文件打開(kāi)函數(shù)操作：
int fd;
/*以讀寫(xiě)方式打開(kāi)串口*/
fd = open( "/dev/ttyS0", O_RDWR);
if (-1 == fd){
/* 不能打開(kāi)串口一*/
perror(" 提示錯(cuò)誤！");
}設(shè)置串口
最基本的設(shè)置串口包括波特率設(shè)置，效驗(yàn)位和停止位設(shè)置。串口的設(shè)置主要是設(shè)置 strUCt termios 結(jié)構(gòu)體的各成員值。
struct termio
{ unsigned short c_iflag; /* 輸入模式標(biāo)志 */
unsigned short c_oflag;  /* 輸出模式標(biāo)志 */
unsigned short c_cflag;  /* 控制模式標(biāo)志*/

unsigned short c_lflag;  /* local mode flags */
unsigned char c_line;      /* line discipline */
unsigned char c_cc[NCC];    /* control characters */
};設(shè)置這個(gè)結(jié)構(gòu)體很復(fù)雜，我這里就只說(shuō)說(shuō)常見(jiàn)的一些設(shè)置：波特率設(shè)置下面是修改波特率的代碼：
struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
cfsetispeed(&Opt,B19200);     /*設(shè)置為19200Bps*/
cfsetospeed(&Opt,B19200);
tcsetattr(fd,TCANOW,&Opt);設(shè)置波特率的例子函數(shù)：
/**
*@brief 設(shè)置串口通信速率
*@param fd     類(lèi)型 int 打開(kāi)串口的文件句柄
*@param speed 類(lèi)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(yàn)位和停止位的設(shè)置：
無(wú)效驗(yàn) 8位 Option.c_cflag &= ~PARENB;
Option.c_cflag &= ~CSTOPB;
Option.c_cflag &= ~CSIZE;
Option.c_cflag = ~CS8;
奇效驗(yàn)(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(yàn)(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(yàn) 7位 Option.c_cflag &= ~PARENB;
Option.c_cflag &= ~CSTOPB;
Option.c_cflag &= &~CSIZE;
Option.c_cflag = CS8;

更多內(nèi)容請(qǐng)看java編程開(kāi)發(fā)手冊(cè)  Linux安全應(yīng)用寶典  Linux防火墻專(zhuān)題，或設(shè)置效驗(yàn)的函數(shù)：

/**
*@brief   設(shè)置串口數(shù)據(jù)位，停止位和效驗(yàn)位
*@param fd     類(lèi)型 int 打開(kāi)的串口文件句柄
*@param databits 類(lèi)型 int 數(shù)據(jù)位   取值為 7 或者8

*@param stopbits 類(lèi)型 int 停止位   取值為 1 或者2
*@param parity 類(lèi)型 int 效驗(yàn)類(lèi)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(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)*/
{
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(shè)置為奇效驗(yàn)*/
  options.c_iflag = INPCK;             /* Disnable parity checking */
  break;
case 'e':
case 'E':
  options.c_cflag = PARENB;     /* Enable parity */
  options.c_cflag &= ~PARODD;   /* 轉(zhuǎn)換為偶效驗(yàn)*/
  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(shè)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(shè)置超時(shí)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(kāi)發(fā)終端之類(lèi)的，只是串口傳輸數(shù)據(jù)，而不需要串口來(lái)處理，那么使用原始模式(Raw Mode)方式來(lái)通訊，設(shè)置方式如下：
options.c_lflag &= ~(ICANON ECHO ECHOE ISIG); /*Input*/
options.c_oflag &= ~OPOST;   /*Output*/讀寫(xiě)串口
設(shè)置好串口之后，讀寫(xiě)串口就很輕易了，把串口當(dāng)作文件讀寫(xiě)就是。    * 發(fā)送數(shù)據(jù)
      char buffer[1024];int    Length;int    nByte;nByte = write(fd, buffer ,Length)    * 讀取串口數(shù)據(jù)      使用文件操作read函數(shù)讀取，假如設(shè)置為原始模式(Raw Mode)傳輸數(shù)據(jù)，那么read函數(shù)返回的字符數(shù)是實(shí)際串口收到的字符數(shù)。      可以使用操作文件的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)異步讀取，如fcntl，或者select等來(lái)操作。
      char buff[1024];int    Len;int readByte = read(fd,buff,Len);關(guān)閉串口
關(guān)閉串口就是關(guān)閉文件。
close(fd);

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下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的讀取串口數(shù)據(jù)的例子，使用了上面定義的一些函數(shù)和頭文件

/**********************************************************************
代碼說(shuō)明：使用串口二測(cè)試的，發(fā)送的數(shù)據(jù)是字符，
但是沒(méi)有發(fā)送字符串結(jié)束符號(hào)，所以接收到后，后面加上了結(jié)束符號(hào)。
我測(cè)試使用的是單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到第二個(gè)串口，測(cè)試通過(guò)。
**********************************************************************/
#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(huán)讀取數(shù)據(jù)
{
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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