串口应用编程

为了便于通过程序来获得和修改终端参数，Linux还提供了tcgetattr函数和tcsetattr函数。tcgetattr用于获取终端的相关参数，而tcsetattr函数用于设置终端参数。这两个函数的具体信息如表6.2所示。

表6.2   tcgetattr函数和tcsetattr函数

头文件	<termios.h> <unistd.h>
函数形式	int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p); int tcsetattr(int fd, int optional_actions, const struct termios *termios_p);
返回值	成功	失败	是否设置errno
	0	?1	是

说明：tcgetattr函数用于获取与终端相关的参数。参数fd为终端的文件描述符，返回的结果保存在termios结构体中，该结构体一般包括如下的成员：

tcflag_t c_iflag;      tcflag_t c_oflag;      tcflag_t c_cflag;      tcflag_t c_lflag;     cc_t     c_cc[NCCS];

其具体意义如下。
? 
c_iflag：输入模式标志，控制终端输入方式，具体参数如表6.3所示。

表6.3   c_iflag参数表

键    值	说    明
IGNBRK	忽略BREAK键输入
BRKINT	如果设置了IGNBRK，BREAK键的输入将被忽略，如果设置了BRKINT ，将产生SIGINT中断
IGNPAR	忽略奇偶校验错误
PARMRK	标识奇偶校验错误
INPCK	允许输入奇偶校验
ISTRIP	去除字符的第8个比特
INLCR	将输入的NL（换行）转换成CR（回车）
IGNCR	忽略输入的回车
ICRNL	将输入的回车转化成换行（如果IGNCR未设置的情况下）
IUCLC	将输入的大写字符转换成小写字符（非POSIX）
IXON	允许输入时对XON/XOFF流进行控制
IXANY	输入任何字符将重启停止的输出
IXOFF	允许输入时对XON/XOFF流进行控制
IMAXBEL	当输入队列满的时候开始响铃，Linux在使用该参数而是认为该参数总是已经设置

c_oflag：输出模式标志，控制终端输出方式，具体参数如表6.4所示。

表6.4   c_oflag参数

键    值	说    明
OPOST	处理后输出
OLCUC	将输入的小写字符转换成大写字符（非POSIX）
ONLCR	将输入的NL（换行）转换成CR（回车）及NL（换行）
OCRNL	将输入的CR（回车）转换成NL（换行）
ONOCR	第一行不输出回车符
ONLRET	不输出回车符
OFILL	发送填充字符以延迟终端输出
OFDEL	以ASCII码的DEL作为填充字符，如果未设置该参数，填充字符将是NUL（‘\0’）（非POSIX）
NLDLY	换行输出延时，可以取NL0（不延迟）或NL1（延迟0.1s）
CRDLY	回车延迟，取值范围为：CR0、CR1、CR2和 CR3
TABDLY	水平制表符输出延迟，取值范围为：TAB0、TAB1、TAB2和TAB3
BSDLY	空格输出延迟，可以取BS0或BS1
VTDLY	垂直制表符输出延迟，可以取VT0或VT1
FFDLY	换页延迟，可以取FF0或FF1

c_cflag：控制模式标志，指定终端硬件控制信息，具体参数如表6.5所示。

表6.5   c_oflag参数

键    值	说    明
CBAUD	波特率（4+1位）（非POSIX）
CBAUDEX	附加波特率（1位）（非POSIX）
CSIZE	字符长度，取值范围为CS5、CS6、CS7或CS8
CSTOPB	设置两个停止位
CREAD	使用接收器
PARENB	使用奇偶校验
PARODD	对输入使用奇偶校验，对输出使用偶校验
HUPCL	关闭设备时挂起
CLOCAL	忽略调制解调器线路状态
CRTSCTS	使用RTS/CTS流控制

c_lflag：本地模式标志，控制终端编辑功能，具体参数如表6.6所示。

表6.6   c_lflag参数

键    值	说    明
ISIG	当输入INTR、QUIT、SUSP或DSUSP时，产生相应的信号
ICANON	使用标准输入模式
XCASE	在ICANON和XCASE同时设置的情况下，终端只使用大写。如果只设置了XCASE，则输入字符将被转换为小写字符，除非字符使用了转义字符（非POSIX，且Linux不支持该参数）
ECHO	显示输入字符
ECHOE	如果ICANON同时设置，ERASE将删除输入的字符，WERASE将删除输入的单词
ECHOK	如果ICANON同时设置，KILL将删除当前行
ECHONL	如果ICANON同时设置，即使ECHO没有设置依然显示换行符
ECHOPRT	如果ECHO和ICANON同时设置，将删除打印出的字符（非POSIX）
TOSTOP	向后台输出发送SIGTTOU信号

c_cc[NCCS]：控制字符，用于保存终端驱动程序中的特殊字符，如输入结束符等。c_cc中定义了如表6.7所示的控制字符。

表6.7   c_cc支持的控制字符

宏	说    明	宏	说    明
VINTR	Interrupt字符	VEOL	附加的End-of-file字符
VQUIT	Quit字符	VTIME	非规范模式读取时的超时时间
VERASE	Erase字符	VSTOP	Stop字符
VKILL	Kill字符	VSTART	Start字符
VEOF	End-of-file字符	VSUSP	Suspend字符
VMIN	非规范模式读取时的最小字符数

tcsetattr函数用于设置终端的相关参数。参数fd为打开的终端文件描述符，参数optional_actions用于控制修改起作用的时间，而结构体termios_p中保存了要修改的参数。
optional_actions可以取如下的值。
? 
TCSANOW：不等数据传输完毕就立即改变属性。
TCSADRAIN：等待所有数据传输结束才改变属性。
TCSAFLUSH：清空输入输出缓冲区才改变属性。

错误信息：
EBADF：非法的文件描述符。
EINTR：tcsetattr函数调用被信号中断。
EINVAL：参数optional_actions使用了非法值，或参数termios中使用了非法值。
ENCTTY：非终端的文件描述符。

ioctl其实没有什么很难的东西需要理解，关键是理解cmd命令码是怎么在用户程序里生成并在驱动程序里解析的，程序员最主要的工作量在switch{case}结构中，因为对设备的I/O控制都是通过这一部分的代码实现的。

Cmd详见ioctl_tty.c代码：

1.  switch (cmd)  
2.     {  
3.     case TCGETS:  
4. //取相应终端termios 结构中的信息。  
5.       return get_termios (tty, (struct termios *) arg);  
6.     case TCSETSF:  
7. // 在设置termios 的信息之前，需要先等待输出队列中所有数据处理完，并且刷新(清空)输入队列。  
8. // 再设置。  
9.       flush (&tty->read_q);  /* fallthrough */  
10.     case TCSETSW:  
11. // 在设置终端termios 的信息之前，需要先等待输出队列中所有数据处理完(耗尽)。对于修改参数  
12. // 会影响输出的情况，就需要使用这种形式。  
13.       wait_until_sent (tty);    /* fallthrough */  
14.     case TCSETS:  
15. // 设置相应终端termios 结构中的信息。  
16.       return set_termios (tty, (struct termios *) arg);  
17.     case TCGETA:  
18. // 取相应终端termio 结构中的信息。  
19.       return get_termio (tty, (struct termio *) arg);  
20.     case TCSETAF:  
21. // 在设置termio 的信息之前，需要先等待输出队列中所有数据处理完，并且刷新(清空)输入队列。  
22. // 再设置。  
23.       flush (&tty->read_q);  /* fallthrough */  
24.     case TCSETAW:  
25. // 在设置终端termio 的信息之前，需要先等待输出队列中所有数据处理完(耗尽)。对于修改参数  
26. // 会影响输出的情况，就需要使用这种形式。  
27.       wait_until_sent (tty);    /* fallthrough *//* 继续执行 */  
28.     case TCSETA:  
29. // 设置相应终端termio 结构中的信息。  
30.       return set_termio (tty, (struct termio *) arg);  
31.     case TCSBRK:  
32. // 等待输出队列处理完毕(空)，如果参数值是0，则发送一个break。  
33.       if (!arg)  
34.     {  
35.       wait_until_sent (tty);  
36.       send_break (tty);  
37.     }  
38.       return 0;  
39.     case TCXONC:  
40. // 开始/停止控制。如果参数值是0，则挂起输出；如果是1，则重新开启挂起的输出；如果是2，则挂起  
41. // 输入；如果是3，则重新开启挂起的输入。  
42.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
43.     case TCFLSH:  
44. //刷新已写输出但还没发送或已收但还没有读数据。如果参数是0，则刷新(清空)输入队列；如果是1，  
45. // 则刷新输出队列；如果是2，则刷新输入和输出队列。  
46.       if (arg == 0)  
47.     flush (&tty->read_q);  
48.       else if (arg == 1)  
49.     flush (&tty->write_q);  
50.       else if (arg == 2)  
51.     {  
52.       flush (&tty->read_q);  
53.       flush (&tty->write_q);  
54.     }  
55.       else  
56.     return -EINVAL;  
57.       return 0;  
58.     case TIOCEXCL:  
59. // 设置终端串行线路专用模式。  
60.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
61.     case TIOCNXCL:  
62. // 复位终端串行线路专用模式。  
63.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
64.     case TIOCSCTTY:  
65. // 设置tty 为控制终端。(TIOCNOTTY - 禁止tty 为控制终端)。  
66.       return -EINVAL;       /* set controlling term NI *//* 设置控制终端NI */  
67.     case TIOCGPGRP:     // NI - Not Implemented。  
68. // 读取指定终端设备进程的组id。首先验证用户缓冲区长度，然后复制tty 的pgrp 字段到用户缓冲区。  
69.       verify_area ((void *) arg, 4);  
70.       put_fs_long (tty->pgrp, (unsigned long *) arg);  
71.       return 0;  
72.     case TIOCSPGRP:  
73. // 设置指定终端设备进程的组id。  
74.       tty->pgrp = get_fs_long ((unsigned long *) arg);  
75.       return 0;  
76.     case TIOCOUTQ:  
77. // 返回输出队列中还未送出的字符数。首先验证用户缓冲区长度，然后复制队列中字符数给用户。  
78.       verify_area ((void *) arg, 4);  
79.       put_fs_long (CHARS (tty->write_q), (unsigned long *) arg);  
80.       return 0;  
81.     case TIOCINQ:  
82. // 返回输入队列中还未读取的字符数。首先验证用户缓冲区长度，然后复制队列中字符数给用户。  
83.       verify_area ((void *) arg, 4);  
84.       put_fs_long (CHARS (tty->secondary), (unsigned long *) arg);  
85.       return 0;  
86.     case TIOCSTI:  
87. // 模拟终端输入。该命令以一个指向字符的指针作为参数，并假装该字符是在终端上键入的。用户必须  
88. // 在该控制终端上具有超级用户权限或具有读许可权限。  
89.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
90.     case TIOCGWINSZ:  
91. // 读取终端设备窗口大小信息（参见termios.h 中的winsize 结构）。  
92.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
93.     case TIOCSWINSZ:  
94. // 设置终端设备窗口大小信息（参见winsize 结构）。  
95.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
96.     case TIOCMGET:  
97. // 返回modem 状态控制引线的当前状态比特位标志集（参见termios.h 中185-196 行）。  
98.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
99.     case TIOCMBIS:  
100. // 设置单个modem 状态控制引线的状态(true 或false)。  
101.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
102.     case TIOCMBIC:  
103. // 复位单个modem 状态控制引线的状态。  
104.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
105.     case TIOCMSET:  
106. // 设置modem 状态引线的状态。如果某一比特位置位，则modem 对应的状态引线将置为有效。  
107.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
108.     case TIOCGSOFTCAR:  
109. // 读取软件载波检测标志(1 - 开启；0 - 关闭)。  
110.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
111.     case TIOCSSOFTCAR:  
112. // 设置软件载波检测标志(1 - 开启；0 - 关闭)。  
113.       return -EINVAL;       /* not implemented *//* 未实现 */  
114.     default:  
115.       return -EINVAL;  
116.     }