Linux下的串口编程

本文转载自:http://blog.youkuaiyun.com/tigerjibo/article/details/6179291

UART0串口编程目录:

串口编程之前奏篇

UART0串口编程系列(一)裸机下的轮训方式的串口编程

UART0串口编程系列(二)裸机下的中断方式的串口编程

UART0串口编程系列(三)UC/OS下的串口编程注意的问题

UART0串口编程系列(四)UC/OS下的串口发送任务编程

UART0串口编程系列(五) UC/OS下的串口接收任务编程

UART0串口编程系列(六)Linux下串口编程要知道的那些事

UART0串口编程系列(七)Linux下的串口编程

读者最好还是看原作,作者的版风很好,这里转载,格式比较乱,也懒得整理啦。串口编程曾经研究过一下,不过还是没搞透,这里转载一下,以后有机会再来好好研究。


Linxu下的串口编程(二)

前面已经提到过Linux下皆为文件,这当然也包括我们今天的主角àUART0串口。因此对他的一切操作都和文件的操作一样(涉及到了open,read,write,close等文件的基本操作)。

一.Linux下的串口编程又那几部分组成

1.    打开串口

2.    串口初始化

3.    读串口或写串口

4.    关闭串口


二.串口的打开

既然串口在linux中被看作了文件,那么在对文件进行操作前先要对其进行打开操作。

1.在Linxu中,串口设备是通过串口终端设备文件来访问的,即通过访问/dev/ttyS0,/dev/ttyS1,/dev/ttyS2这些设备文件实现对串口的访问。

2.调用open()函数来代开串口设备,对于串口的打开操作,必须使用O_NOCTTY参数。

l  O_NOCTTY:表示打开的是一个终端设备,程序不会成为该端口的控制终端。如果不使用此标志,任务一个输入(eg:键盘中止信号等)都将影响进程。

l  O_NDELAY:表示不关心DCD信号线所处的状态(端口的另一端是否激活或者停止)。

3.打开串口模块有那及部分组成

1>调用open()函数打开串口,获取串口设备文件描述符

2>获取串口状态,判断是否阻塞

3>测试打开的文件描述符是否为终端设备

4程序:

/*****************************************************************
* 名称:UART0_Open
* 功能:打开串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数:fd :文件描述符     port:串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数:正确返回为1,错误返回为0
*****************************************************************/
int UART0_Open(int fd,char* port){
	fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
  if (FALSE == fd){
  	perror("Can't Open Serial Port");
    return(FASLE);
  }
  //判断串口的状态是否为阻塞状态                            
  if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0){
  	printf("fcntl failed!/n");
    return(FALSE);
  }     
  else{
    printf("fcntl=%d/n",fcntl(fd, F_SETFL,0));
  }
  //测试是否为终端设备    
  if(0 == isatty(STDIN_FILENO)){
  	printf("standard input is not a terminal device/n");
    return(FALSE);
  }
  else{
  	printf("isatty success!/n");
  }       
  printf("fd->open=%d/n",fd);
  return fd;
}

三.串口的初始化

1.    在linux中的串口初始化和前面的串口初始化一样。需要设置串口波特率,数据流控制,帧的格式(即数据位个数,停止位,校验位,数据流控制)

2.    串口初始化模块有那几部分组成:

1>.设置波特率

2>设置数据流控制

2>设置帧的格式(即数据位个数,停止位,校验位)

John哥说明:

1>设置串口参数时要用到termios结构体,因此先要通过函数

tcgettattr(fd,&options)获得串口指向termios结构的指针。

2>通过cfsetispeed函数和cfsetospeed函数用来设置串口的输入/输出波特率。一般情况下,输入和输出波特率相等的。

3>设置数据位可以通过修改termios机构体中c_flag来实现。其中CS5,CS6,CS7,CS8对应数据位的5,6,7,8。在设置数据位时,必须要用CSIZE做位屏蔽。

4>数据流控制是使用何种方法来标志数据传输的开始和结束。

5>在设置完波特率,数据流控制,数据位,校验位,停止位,停止位后,还要设置最小等待时间和最小接收字符。

6>在完成配置后要通过tcsetattr()函数来激活配置。

3.程序:

/*******************************************************************
* 名称:UART0_Set
* 功能:设置串口数据位,停止位和效验位
* 入口参数:fd         串口文件描述符
*           speed      串口速度
*           flow_ctrl  数据流控制
*           databits   数据位   取值为 7 或者8
*           stopbits   停止位   取值为 1 或者2
*           parity     效验类型 取值为N,E,O,,S
*出口参数:正确返回为1,错误返回为0
*******************************************************************/
int UART0_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)
{
	int   i;
  int   status;
  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 };         
  struct termios options;   
  /*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数,并将它们保存于options,该函数,还可以测试配置是否正确,该串口是否可用等。若调用成功,函数返回值为0,若调用失败,函数返回值为1.
  */
  if( tcgetattr( fd,&options)  !=  0){
  	perror("SetupSerial 1");    
    return(FALSE); 
   }  

    //设置串口输入波特率和输出波特率
    for ( i= 0;  i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);  i++)
                {
              if  (speed == name_arr[i])
              {       
                          cfsetispeed(&Options, speed_arr[i]); 
                          cfsetospeed(&Options, speed_arr[i]);  
              }
       }        

    //修改控制模式,保证程序不会占用串口
    options.c_cflag |= CLOCAL;
    //修改控制模式,使得能够从串口中读取输入数据
    options.c_cflag |= CREAD;
    //设置数据流控制
    switch(flow_ctrl)
    {      
       case 0 ://不使用流控制
              options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
              break;       
       case 1 ://使用硬件流控制
              options.c_cflag |= CRTSCTS;
              break;
       case 2 ://使用软件流控制
              options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
              break;
    }
    //设置数据位
    options.c_cflag &= ~CSIZE; //屏蔽其他标志位
    switch (databits)
    {  
       case 5    :
                 options.c_cflag |= CS5;
                 break;
       case 6    :
                 options.c_cflag |= CS6;
                 break;
       case 7    :    
                 options.c_cflag |= CS7;
                 break;
       case 8:    
                 options.c_cflag |= CS8;
                 break;  
       default:   
                 fprintf(stderr,"Unsupported data size/n");
                 return (FALSE); 
    }
    //设置校验位
    switch (parity)
    {  
       case 'n':
       case 'N': //无奇偶校验位。
                 options.c_cflag &= ~PARENB; 
                 options.c_iflag &= ~INPCK;    
                 break; 
       case 'o':  
       case 'O'://设置为奇校验    
                 options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); 
                 options.c_iflag |= INPCK;             
                 break; 
       case 'e': 
       case 'E'://设置为偶校验  
                 options.c_cflag |= PARENB;       
                 options.c_cflag &= ~PARODD;       
                 options.c_iflag |= INPCK;       
                 break;
       case 's':
       case 'S': //设置为空格 
                 options.c_cflag &= ~PARENB;
                 options.c_cflag &= ~CSTOPB;
                 break; 
        default:  
                 fprintf(stderr,"Unsupported parity/n");   
                 return (FALSE); 
    } 
    // 设置停止位 
    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);
    }   

    //修改输出模式,原始数据输出
    options.c_oflag &= ~OPOST;   
    //设置等待时间和最小接收字符
    options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */  
    options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */
    //如果发生数据溢出,接收数据,但是不再读取
    tcflush(fd,TCIFLUSH);   
    //激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中)
    if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)  
    {
       perror("com set error!/n");  
       return (FALSE); 
    }
    return (TRUE); 
}

/*******************************************************************
* 名称:UART0_Init()
* 功能:串口初始化
* 入口参数:fd           文件描述符   
*           speed     串口速度
*           flow_ctrl   数据流控制
*           databits    数据位   取值为 7 或者8
*           stopbits   停止位   取值为 1 或者2
*           parity     效验类型 取值为N,E,O,,S                    
* 出口参数:正确返回为1,错误返回为0
*******************************************************************/
int UART0_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint databits,int stopbits,int parity)
{
    int err;
    //设置串口数据帧格式
    if (UART0_Set(fd,115200,0,8,1,'N') == FALSE)
    {                                                     
      return FALSE;
    }
    else
    {
    	return  TRUE;
     }
}

注:

如果不是开发终端之类的,只是串口传输数据,而不需要串口来处理,那么使用原始模式(Raw Mode)方式来通讯,设置方式如下:

options.c_lflag  &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  /*Input*/

options.c_oflag  &= ~OPOST;   /*Output*/

 

四.    串口的读写函数:

1.     读写串口是通过使用read函数和write函数来实现的。

2.     程序

/*******************************************************************

* 名称:                  UART0_Recv

* 功能:                接收串口数据

* 入口参数:        fd                  :文件描述符    

*                              rcv_buf     :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中

*                              data_len    :一帧数据的长度

* 出口参数:        正确返回为1,错误返回为0

*******************************************************************/

int UART0_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)

{

    int len,fs_sel;

    fd_set fs_read;

   

    struct timeval time;

   

    FD_ZERO(&fs_read);

    FD_SET(fd,&fs_read);

   

    time.tv_sec = 10;

    time.tv_usec = 0;

   

    //使用select实现串口的多路通信

    fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);

    if(fs_sel)

       {

              len = read(fd,data,data_len);

              return len;

       }

    else

       {

              return FALSE;

       }     

}

/*******************************************************************

* 名称:                UART0_Send

* 功能:                发送数据

* 入口参数:        fd                  :文件描述符    

*                              send_buf    :存放串口发送数据

*                              data_len    :一帧数据的个数

* 出口参数:        正确返回为1,错误返回为0

*******************************************************************/

int UART0_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)

{

    int len = 0;

   

    len = write(fd,send_buf,data_len);

    if (len == data_len )

       {

              return len;

       }     

    else   

        {

               

                tcflush(fd,TCOFLUSH);

                return FALSE;

        }

    }

 

五.    关闭串口

在完成对串口设备的操作后,要调用close函数关闭该文件描述符。

程序:

/******************************************************

* 名称:                UART0_Close

* 功能:                关闭串口并返回串口设备文件描述

* 入口参数:        fd    :文件描述符   

* 出口参数:        void

*******************************************************************/

 

void UART0_Close(int fd)

{

    close(fd);

}

一.    一个完整程序

/****************************************Copyright (c)**************************************************
**                                      xi an you dian xue yuan
**                                      graduate school
** XNMS
**                                      WebSite :blog.youkuaiyun.com/tigerjb
**--------------File Info-------------------------------------------------------------------------------
** File name: main.c
** Last modified Date:  2011-01-31
** Last Version: 1.0
** Descriptions:
**
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Created by: jibo
** Created date: 2011-06-5
** Version: 1.0
** Descriptions: The original version
**
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Modified by:
** Modified date:
** Version:
** Descriptions:
**
********************************************************************************************************/

#include<stdio.h>      
#include<stdlib.h>     
#include<unistd.h>     
#include<sys/types.h>  
#include<sys/stat.h>   
#include<fcntl.h>      
#include<termios.h>    
#include<errno.h>      
#include<string.h>

#define FALSE  -1
#define TRUE   0

int UART_Open(int fd,char* port);
void UART_Close(int fd);
int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity);
int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity);
int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len);
int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len);

int UART_Open(int fd,char* port)
{

   fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
   if (FALSE == fd){
perror("Can't Open Serial Port");
   return(FALSE);
   }
   if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0){
printf("fcntl failed!\n");
     return(FALSE);
   } else {
        // printf("fcntl=%d\n",fcntl(fd, F_SETFL,0));
   }
   if(0 == isatty(STDIN_FILENO)){
   printf("standard input is not a terminal device\n");
         return(FALSE);
   }
   return fd;
}
void UART_Close(int fd)
{
close(fd);
}

int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)

    
     int   i; 
  // int   status; 
   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 
   };  
struct termios options; 


if(tcgetattr( fd,&options)  !=  0){  
    perror("SetupSerial 1");     
    return(FALSE);  
     }
for(i= 0;i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);i++) { 
if  (speed == name_arr[i]) {        
       cfsetispeed(&options, speed_arr[i]);  
       cfsetospeed(&options, speed_arr[i]);   
}
     }  
options.c_cflag |= CLOCAL;
options.c_cflag |= CREAD;
switch(flow_ctrl){
case 0 :
options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
break;
     case 1 :
     options.c_cflag |= CRTSCTS;
     break;
     case 2 :
     options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
     break;
}
    
options.c_cflag &= ~CSIZE; 
switch (databits){   
case 5 :
     options.c_cflag |= CS5;
     break;
     case 6 :
     options.c_cflag |= CS6;
     break;
     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;  
         options.c_iflag &= ~INPCK;     
         break;  
     case 'o':   
     case 'O':    
         options.c_cflag |= (PARODD | PARENB);  
         options.c_iflag |= INPCK;              
         break;  
     case 'e':  
     case 'E':   
         options.c_cflag |= PARENB;        
         options.c_cflag &= ~PARODD;        
         options.c_iflag |= INPCK;       
         break;
     case 's': 
     case 'S': 
         options.c_cflag &= ~PARENB;
         options.c_cflag &= ~CSTOPB;
         break;  
         default:   
         fprintf(stderr,"Unsupported parity\n");    
         return (FALSE); 
}  
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); 

    
     options.c_oflag &= ~OPOST; 

options.c_cc[VTIME] = 1;    
options.c_cc[VMIN] = 1; 

tcflush(fd,TCIFLUSH);

if(tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0){ 
perror("com set error!\n");   
     return (FALSE);  

return (TRUE);  
}


int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity)
{

if (FALSE == UART_Set(fd,speed,flow_ctrlint,databits,stopbits,parity)) {    
return FALSE;
     } else {
    return  TRUE;
    }
}


int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)
{
    int len,fs_sel;
    fd_set fs_read;
    
    struct timeval time;
    
    FD_ZERO(&fs_read);
    FD_SET(fd,&fs_read);
    
    time.tv_sec = 10;
    time.tv_usec = 0;
    
    fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);
    if(fs_sel){
    len = read(fd,rcv_buf,data_len);
    return len;
     } else {
return FALSE;
}
}


int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)
{
    int ret;
    
    ret = write(fd,send_buf,data_len);
    if (data_len == ret ){
    return ret;
    } else {    
    tcflush(fd,TCOFLUSH);    
    return FALSE;
        
    }
    
}


int main(int argc, char **argv)
{
    int fd = FALSE;        
    int ret;            
    char rcv_buf[512];
    int i;
    if(argc != 2){
    printf("Usage: %s /dev/ttySn \n",argv[0]);
    return FALSE;
    }
    fd = UART_Open(fd,argv[1]); 
    if(FALSE == fd){
    printf("open error\n");
    exit(1); 
    }
    ret  = UART_Init(fd,9600,0,8,1,'N');
    if (FALSE == fd){
    printf("Set Port Error\n");
    exit(1); 
    }
    ret  = UART_Send(fd,"*IDN?\n",6);
    if(FALSE == ret){
    printf("write error!\n");
    exit(1);
    }
    printf("command: %s\n","*IDN?");
    memset(rcv_buf,0,sizeof(rcv_buf));
    for(i=0;;i++)
    {
    ret = UART_Recv(fd, rcv_buf,512);
         if( ret > 0){
     rcv_buf[ret]='\0';
     printf("%s",rcv_buf);
    } else {
    printf("cannot receive data1\n");
            break;
    }
  if('\n' == rcv_buf[ret-1])
  break;
    }
    UART_Close(fd);  
    return 0;
}

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