串口通信相关小结

最新推荐文章于 2024-04-16 10:06:20 发布

_yuan_

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分类专栏：单片机相关 Ubuntu

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/reasonyuanrobot/article/details/108361537

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本文探讨了在Ubuntu上进行串口通信时遇到的常见问题，包括打开串口失败、串口丢包、段错误等问题的定位与解决方法。详细分析了串口通信的注意事项，如正确关闭串口、调整通信协议、优化数据接收与解析流程，以及在多线程环境中避免死锁的策略。

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1. open /dev/ttyUSB0 failed 问题定位

基于虚拟机，在ubuntu上进行adaptive_hand控制调试时，发现：程序关闭，再重新运行时，有时会出现open /dev/ttyUSB0 failed；必须将串口设备重新插拔，才可以再次成功打开串口。

- 通信类的析构函数中，未使用close()显示关闭串口，加上之后，打开失败现象少很多，但偶尔也会出现，此时多尝试打开几次，或重新插拔串口；

2.串口丢包问题

参考：串口丢包受什么影响_总结一下曾经在串口方面犯的错误 https://blog.youkuaiyun.com/weixin_39772652/article/details/111262718

串口通讯丢包原因分析：

- 因为串口数据并不是一定能读到对方发的完整数据，这个和驱动性能、波特率、线长、电磁干扰等很多东西都有关

通信速率设的太高了，高的话容易丢数据

- CPU本身性能限制或者总线的限制导致中断响应不过来。

高速大数据通信时会出现。CPU本身限制中断响应不过来，这时候一般可以选择更低的波特率、或者更小的封包，或者发包时加一些延时来解决，不过这些都是应用层的解决方案，在驱动层能做的工作，微乎其微。

由于应用程序效率不高，导致CPU loading 过大，持续100%，可能会有中断丢失的现象，也会导致丢包。这时候优化程序显的格外重要，减少不必要的printf，printf 是非常耗时的。

调试、问题定位：

- 实际抓取一下，看一下丢包的现象是不是重复，必须排除通信线路的问题；

- 用串口调试助手测试一下硬件和驱动的性能。

- 串口BUF改大点，速度放慢点试试看

问题解决

- 串口丢包是不可避免的，因此应该从通讯协议和交互方式上着手改进，使得在偶尔数据丢包的情况下，能尽可能使双方发送的数据仍能被对方接收；

- 通讯协议不要采用一收一发的形式，最好开两个线程，一个用来接收解析数据，另外一个用来定时循环发送数据；

3.串口通讯，数据接收、解析时出现“stack smashing detected”错误，即段错误，导致上位机程序崩溃

- 上位机数据接收时，在check sum 错误的情况下，未对变量m_rcv_len清零，使得m_rcv_len越来越大，超过RCV_BUFFER[buffer_size] 的size,就会出现段错误；

tips::段错误往往难以通过gdb调试准确定位具体位置，一定要对各种情况的逻辑进行充分的梳理，根据异常打印信息逐步排查；

4. uart解析实例

参考：串口通信协议制定https://mp.youkuaiyun.com/console/editor/html/108194381代码

uart是全双工通信，可开两个线程，一个用来接收解析数据，另外一个用来定时循环发送数据；

read()和write()函数操作的是读缓存区和写缓存区，不需要进行mutex.lock();

FD_ISSET(m_fd, &rd)检查串口描述符是否准备好，以便进行接下来的处理操作;如果未准备好,会直接返回-1;

因此,串口通讯,最好有个循环一直调用recv_mcu_data()接收函数,直到接收成功.

经测试，调用一次recv_mcu_data()很多时候是接收失败的，因为串口资源未准备好（被MCU send占用）；一般要2-6次调用recv_mcu_data()，才会接收成功一次。

循环可以写在recv_mcu_data()内，变成阻塞直到接收成功为止；也可在外部反复调用recv_mcu_data()，直到接收成功（一定次数内）。

5. 和多线程互斥锁mutex同用时，造成的死锁问题

一般情况下两个线程对同一个mutex进行lock，并不会造成死锁，后lock的线程会进入等待状态，直到前一个进行unlock。

但如果，在lock代码块中有串口通信（文件读写）recv_mcu_data()时，两个线程也会导致程序卡死，无法发送和接收数据（在欠驱手串口通信读、写线程中测试到，如果将串口通信recv_mcu_data()函数放在lock代码块之外，则不会造成死锁）。因为串口通信、文件读写等输入输出操作，本身就是线程互斥的。

6.打开串口后，清除缓存


fd = open("devpath", O_RDWR|O_NOCTTY);
usleep(200000);
tcflush(fd, TCIFLUSH);    //清空输入缓存
tcflush(fd, TCOFLUSH);    //清空输出缓存

7.linux 串口编程详解

https://blog.youkuaiyun.com/jiesunliu3215/article/details/109674157