串口 select函数使用及实例分析

Select函数在Socket编程中还是比较重要的，可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序，他们只是习惯写诸如connect、accept、recv、recvfrom这样的阻塞程序。
可是使用Select就可以完成非阻塞方式工作的程序，它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。

所谓阻塞方式block，顾名思义，就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生，如果事件没有发生，进程或线程就被阻塞，函数不能立即返回。
所谓非阻塞方式non-block，就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生，一旦执行肯定返回，以返回值的不同来反映函数的执行情况，如果事件发生则与阻塞方式相同，若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生，而进程或线程继续执行，所以效率较高
select函数详解及实例分析

select函数使用及实例分析

表头文件

#include<sys/time.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
OR
#include <sys/ioctl.h>

定义函数

int select(int n, fd_set * readfds,fd_set * writefds, fd_set * exceptfds, struct timeval * timeout);     
// select函数会不断修改timeout的值，所以每次循环都应该重新赋值

函数说明
select()用来等待文件描述词状态的改变。参数 n 代表最大的文件描述词加 1,参数 readfds、writefds 和 exceptfds 称为描述词组,是用来回传该描述词的读,写或例外的状况。

底下的宏提供了处理这三种描述词组的方式:

FD_CLR(inr fd,fd_set* set);-----------用来清除描述词组 set 中相关 fd 的位
FD_ISSET(int fd,fd_set *set);---------用来测试描述词组 set 中相关 fd 的位是否为真
FD_SET(int fd,fd_set*set);------------用来设置描述词组 set 中相关 fd 的位  //添加描述符
FD_ZERO(fd_set *set); ---------------用来清除描述词组 set 的全部位  //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化

参数 timeout 为结构 timeval,用来设置 select()的等待时间,其结构定义如下:

struct timeval
{
	time_t tv_sec;
	time_t tv_usec;
};

struct timeval *timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态:

• 第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；
• 第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；
• 第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。

下面是常见的程序片段

fs_set readset;
FD_ZERO(&readset);
FD_SET(fd,&readset);
select(fd+1,&readset,NULL,NULL,NULL);
if(FD_ISSET(fd,readset)		{......}

错误代码

• 执行成功则返回文件描述词状态已改变的个数;
• 如果返回 0 代表在描述词状态改变前已超过 timeout 时间;
• 当有错误发生时则返回-1,错误原因存于 errno,此时参数 readfds, writefds, exceptfds 和
  timeout的值变成不可预测。

select函数深入理解

深入的理解select模型的关键点在于理解fd_set，为了说明方便，我们取fd_set长度为1个字节，fd_set中的每一个bit可以对应一个文件描述符fd。则1字节长的fd_set最大可以对应8个fd。

1. 执行fd_set set；FD_ZERO(&set)；则set用位表示为 0000,0000 。
2. 若fd = 5 ，则执行 FD_SET(fd,&set)后，set变为 0001，0000 （第5位置为1）
3. 若再加入fd=2 ，fd=1，则set变为 0001.0011
4. 执行select(6,&set,0,0,0)阻塞等待
5. 若fd=1,fd=2上都发生可读事件，则select返回，此时set变为0000，0011。没有可读事件发生时 fd = 5
   被清空。

串口 select函数使用

串口接收函数

void MavlinkSerial::bufferize()
{
    ssize_t nb_read;
    size_t length = 256;
    uint8_t buffer[length];
    fd_set fs_read;

    struct timeval tv_timeout; // set polling time; Non-blocking is set to 0;

    while(true)
    {
        FD_ZERO(&fs_read);
        FD_SET(serial_fd, &fs_read);
        tv_timeout.tv_sec = 0;
        tv_timeout.tv_usec = 0;
        ssize_t fs_sel = select(serial_fd + 1, &fs_read, NULL, NULL, &tv_timeout);
        switch(fs_sel)
        {
 			case -1:
				exit(-1);
				break; //select错误，退出程序
			case 0:
				break; //再次轮询
	        default:
	            if(FD_ISSET(serial_fd, &fs_read))
                {
	                ssize_t nb_read = read(serial_fd, buffer, length);
	                if(nb_read == -1)
	                    throw std::logic_error("Unable to read from serial port.");
	
	                ssize_t nb_write = write(storage_pipe[1], buffer, nb_read);
	                if(nb_write == -1 || nb_write < nb_read)
	                    throw std::logic_error("Unable to write to pipe."); //TODO figure out why the write fail instead of throwing error immediately
           	     }
        }
    }
}