POSIX操作系统的串口编程指南（2）

第二章：配置串口

这一章介绍怎样使用C语言的POSIX终端接口配置串口。

POSIX终端接口

多数系统支持使用POSIX终端接口改变波特率、字符数等参数。首先要包含头文件<termios.h>；这样就定义了终端控制结构和POSIX控制函数。

两个最重要的POSIX函数是tcgetattr(3)和tcsetattr(3)，用了获取和设置终端属性。你可以设置一个指向termios结构的指针，这个结构包含了所有可用的串口选项：

Table3-TermiosStructureMembers

Member	Description
c_cflag	Controloptions
c_lflag	Lineoptions
c_iflag	Inputoptions
c_oflag	Outputoptions
c_cc	Controlcharacters
c_ispeed	Inputbaud(newinterface)
c_ospeed	Outputbaud(newinterface)

控制选项

c_cflag用来控制波特率、数据位、奇偶位、停止位和硬件流控制。下面是所有支持的配置的常量：

Table4-Constantsforthec_cflagMember

Constant	Description
CBAUD	Bitmaskforbaudrate
B0	0baud(dropDTR)
B50	50baud
B75	75baud
B110	110baud
B134	134.5baud
B150	150baud
B200	200baud
B300	300baud
B600	600baud
B1200	1200baud
B1800	1800baud
B2400	2400baud
B4800	4800baud
B9600	9600baud
B19200	19200baud
B38400	38400baud
B57600	57,600baud
B76800	76,800baud
B115200	115,200baud
EXTA	Externalrateclock
EXTB	Externalrateclock
CSIZE	Bitmaskfordatabits
CS5	5databits
CS6	6databits
CS7	7databits
CS8	8databits
CSTOPB	2stopbits(1otherwise)
CREAD	Enablereceiver
PARENB	Enableparitybit
PARODD	Useoddparityinsteadofeven
HUPCL	Hangup(dropDTR)onlastclose
CLOCAL	Localline-donotchange"owner"ofport
LOBLK	Blockjobcontroloutput
CNEW_RTSCTS CRTSCTS	Enablehardwareflowcontrol(notsupportedonallplatforms)

c_cflag有两个选项需要一直使能，CLOCAL：忽略所有调制解调器的状态信号；CREAD：启用字符接收器。

波特率常数（CBAUD，B9600,etc.)用于缺少c_ispeed和c_ospeed成员的旧接口。下一节介绍用于设置波特率的POSIX函数。

注：决不能直接初始化c_cflag（或其他flag）。应该使用AND，OR或NOT等位操作符来置1或清0成员中的位。不同的操作系统版本的位操作可能不同，使用位操作符可以避免错误操作一个新串行设备所需要的标志位。

1）设置波特率

不同的操作系统中，波特率储存的位置也不同。旧的接口将波特率按照Table4中的常量保存c_cflag中。新的实现方法提供了c_ispeed和c_ospeed来保存实际的波特率值。

cfsetospeed(3)和cfsetispeed(3)函数用来设置termios结构中的波特率，从而屏蔽了底层的操作系统。你可以使用下面的代码设置波特率:

Listing2-Settingthebaudrate.

structtermiosoptions;

/*

*Getthecurrentoptionsfortheport...

*/

tcgetattr(fd,&options);

/*

*Setthebaudratesto19200...

*/

cfsetispeed(&options,B19200);

cfsetospeed(&options,B19200);

/*

*Enablethereceiverandsetlocalmode...

*/

options.c_cflag|=(CLOCAL|CREAD);

/*

*Setthenewoptionsfortheport...

*/

tcsetattr(fd,TCSANOW,&options);

tcgetattr（3）函数使用你提供的串口配置参数填充termios结构。设置了波特率、使能本地模式和串行数据接收后，使用tcsetattr（3）使新的配置生效。常量TCSANOW指定了新的设置立即生效，不需要等待数据接收或发生结束。还有其他常量，可以等待输入或输出数据结束，或清空缓冲区。

多数操作系统不支持不同的输入和输出速率，为了最好的可移植性，请确保相同的输入和输出速率。

Table5-Constantsfortcsetattr

Constant	Description
TCSANOW	Makechangesnowwithoutwaitingfordatatocomplete
TCSADRAIN	Waituntileverythinghasbeentransmitted
TCSAFLUSH	Flushinputandoutputbuffersandmakethechange

2）设置字符大小

与波特率设置不同，没有方便的函数用来设置字符大小，所有必须用位掩码。字符大小用位数指定。

options.c_cflag&=~CSIZE;/*Maskthecharactersizebits*/

options.c_cflag|=CS8;/*Select8databits*/

3）设置奇偶校验

类似设置字符大小，你必须手动设置使能奇偶校验和奇偶校验位数。UNIX的串口设备支持奇、偶和无校验。

Noparity(8N1):

options.c_cflag&=~PARENB

options.c_cflag&=~CSTOPB

options.c_cflag&=~CSIZE;

options.c_cflag|=CS8;

Evenparity(7E1):

options.c_cflag|=PARENB

options.c_cflag&=~PARODD

options.c_cflag&=~CSTOPB

options.c_cflag&=~CSIZE;

options.c_cflag|=CS7;

Oddparity(7O1):

options.c_cflag|=PARENB

options.c_cflag|=PARODD

options.c_cflag&=~CSTOPB

options.c_cflag&=~CSIZE;

options.c_cflag|=CS7;

Spaceparityissetupthesameasnoparity(7S1):

options.c_cflag&=~PARENB

options.c_cflag&=~CSTOPB

options.c_cflag&=~CSIZE;

options.c_cflag|=CS8;

4）硬件流控制

有些UNIX版本支持使用CTS(ClearToSend)和RTS(RequestToSend)信号来控制硬件流。如果你的系统定义了CNEW_RTSCTS或CRTSCTS常量，那就很可能支持硬件流控制。使用下面的代码可以使能硬件流控制：

options.c_cflag|=CNEW_RTSCTS;/*AlsocalledCRTSCTS*/

关闭硬件流控制：

options.c_cflag&=~CNEW_RTSCTS;

本地选项

本地模式成员c_lflag用于控制串行设备如何管理输入字符。通常可以将c_lflag配置为canonical或raw。

Table6-Constantsforthec_lflagMember

ISIG	EnableSIGINTR,SIGSUSP,SIGDSUSP,andSIGQUITsignals
ICANON	Enablecanonicalinput(elseraw)
XCASE	Mapuppercase/lowercase(obsolete)
ECHO	Enableechoingofinputcharacters
ECHOE	EchoerasecharacterasBS-SP-BS
ECHOK	EchoNLafterkillcharacter
ECHONL	EchoNL
NOFLSH	Disableflushingofinputbuffersafterinterruptorquitcharacters
IEXTEN	Enableextendedfunctions
ECHOCTL	Echocontrolcharactersas^charanddeleteas~?
ECHOPRT	Echoerasedcharacterascharactererased
ECHOKE	BS-SP-BSentirelineonlinekill
FLUSHO	Outputbeingflushed
PENDIN	Retypependinginputatnextreadorinputchar
TOSTOP	SendSIGTTOUforbackgroundoutput

选择CanonicalInput

CanonicalInput是以行进行操作的。输入的字符被放在一个可以由用户进行交互编辑的缓冲区，知道收到回车（CR）或换行（LF）字符。选择这个模式的话，你需要选择ICANON，ECHO和ECHOE选项：

options.c_lflag|=（ICANON|ECHO|ECHOE);

选择RawInput

Rawinput是不做任何处理的。输入字符被收到后就直接传送。你需要取消ICANON、ECHO、ECHOE和ISIG选项来选择RawInput模式：

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

关于输入回显的说明

决不能在发生命令给一个MODOM或电脑时使能输入回显，那样的话会在两个串口之间形成一个回环。

输入选项

输入模式成员变量c_iflag用于控制串口接收端的字符的处理过程。与c_cflag一样，c_iflag的值也是将需要的选项通过OR运算得到的。

Table7-Constantsforthec_iflagMember

Constant	Description
INPCK	Enableparitycheck
IGNPAR	Ignoreparityerrors
PARMRK	Markparityerrors
ISTRIP	Stripparitybits
IXON	Enablesoftwareflowcontrol(outgoing)
IXOFF	Enablesoftwareflowcontrol(incoming)
IXANY	Allowanycharactertostartflowagain
IGNBRK	Ignorebreakcondition
BRKINT	SendaSIGINTwhenabreakconditionisdetected
INLCR	MapNLtoCR
IGNCR	IgnoreCR
ICRNL	MapCRtoNL
IUCLC	Mapuppercasetolowercase
IMAXBEL	EchoBELoninputlinetoolong

设置输入奇偶校验选项

如果已经在c_cflag中使能了奇偶校验，那你可以使能输入奇偶校验。与输入奇偶校验相关的常量是INPCK,IGNPAR,PARMRK和ISTRIP。通常你需要选择INPCK和ISTRIP来使能输入奇偶校验并去掉数据中的校验位：

options.c_iflag|=（INPCK|ISTRIP）；

IGNPAR是一个危险的选项，它告诉串口忽略校验错误并让数据通过，就想没用发生错误一样。这在测试通信连接的质量时有用，通常没有实用价值。

PARMRK会使校验错误被标记为“marked"，并使用特殊的字符放入输入流中。如果使能IGNPAR，一个空字符（000octal）会被加入到校验错误的前面。否则，DEL（177octal）和NUL字符会和错误字符一起发生。

设置软件流控制

使用IXON、IXOFf和IXANY常量来使能软件流控制：

options.c_iflag|=（IXON|IXOFF|IXANY）；

取消软件流控制只需掩掉这些位：

options.c_iflag&=(IXON|IXOFF|IXANY）；

XON（开始数据）和XOFF（停止数据）字符定义在下面描述的c_cc数组中。

输出选项

C_oflag成员包含了输出过滤选项。像输入模式一样，你可以选择processed或raw数据输出。

Table8-Constantsforthec_oflagMember

Constant	Description
OPOST	Postprocessoutput(notset=rawoutput)
OLCUC	Maplowercasetouppercase
ONLCR	MapNLtoCR-NL
OCRNL	MapCRtoNL
NOCR	NoCRoutputatcolumn0
ONLRET	NLperformsCRfunction
OFILL	Usefillcharactersfordelay
OFDEL	FillcharacterisDEL
NLDLY	Maskfordelaytimeneededbetweenlines
NL0	NodelayforNLs
NL1	Delayfurtheroutputafternewlinefor100milliseconds
CRDLY	Maskfordelaytimeneededtoreturncarriagetoleftcolumn
CR0	NodelayforCRs
CR1	DelayafterCRsdependingoncurrentcolumnposition
CR2	Delay100millisecondsaftersendingCRs
CR3	Delay150millisecondsaftersendingCRs
TABDLY	MaskfordelaytimeneededafterTABs
TAB0	NodelayforTABs
TAB1	DelayafterTABsdependingoncurrentcolumnposition
TAB2	Delay100millisecondsaftersendingTABs
TAB3	ExpandTABcharacterstospaces
BSDLY	MaskfordelaytimeneededafterBSs
BS0	NodelayforBSs
BS1	Delay50millisecondsaftersendingBSs
VTDLY	MaskfordelaytimeneededafterVTs
VT0	NodelayforVTs
VT1	Delay2secondsaftersendingVTs
FFDLY	MaskfordelaytimeneededafterFFs
FF0	NodelayforFFs
FF1	Delay2secondsaftersendingFFs

选择Processed输出

通过设置c_oflag中的OPOST选项来选择Processed输出：

options.c_oflag|=OPOST；

在所有的选项中，你大概只需要用ONLCR选项将换行符映射到CR-LF上。

选择Raw输出

在c_oflag中重新设置OPOST选项就选择了Raw输出：

Options.c_oflag&=~OPOST;

取消OPOST选项时，c_oflag中的其他选项都将被忽略。

控制字符

c_cc字符数组包含控制字符的定义和超时参数。数组的元素都定义了常量。

Table9-ControlCharactersinthec_ccMember

Constant	Description	Key
VINTR	Interrupt	CTRL-C
VQUIT	Quit	CTRL-Z
VERASE	Erase	Backspace(BS)
VKILL	Kill-line	CTRL-U
VEOF	End-of-file	CTRL-D
VEOL	End-of-line	Carriagereturn(CR)
VEOL2	Secondend-of-line	Linefeed(LF)
VMIN	Minimumnumberofcharacterstoread
VTIME	Timetowaitfordata(tenthsofseconds)

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