[转贴]Linux操作系统下的串口通信学习笔记

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Linux操作系统下的串口通信学习笔记2007-04-15 17:08一、什么是串口通信

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串口通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用
串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为
0。

二、串口通信的分类

串口通信可以分为同步通信和异步通信两类。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数
据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。

2.1同步通信

同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧
与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。如图：

单同步字符帧结构

+-----+------+-------+------+-----+--------+-------+-------+

|同步|数据 |数据 |数据 | ... |数据 |CRC1|CRC2|

|字符|字符1|字符2|字符3| |字符N| | |

+-----+------+-------+------+-----+--------+-------+-------+

双同步字符帧结构

+-----+--------+------+-------+---+-------+-------+--------+

|同步 |同步 |数据 |数据 | ... |数据 |CRC1|CRC2|

|字符1|字符2|字符1|字符2| |字符N| | |

+-----+--------+------+-------+---+-------+-------+--------+

它们均由同步字符、数据字符和校验字符（CRC）组成。其中同步字符位于帧开头，用于确
认数据字符的开始。数据字符在同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度
来决定；校验字符有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。

同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。

2.2异步通信

异步通信中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送
，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送
和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。

接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑"0"（即字符帧起始位）时，确定发送端已开
始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。

在异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。

(1)字符帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。如图：

无空闲位字符帧

+--+---+---+---+---+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+--+--+

|D7|0/1| 1 | 0 |D0|D1|D2|D3|D4|D5|D6|D7|0/1| 1 | 0 |D0|D1|

+--+---+---+---+--+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+--+--+

奇偶 停 起 奇偶 停 起

校验 止 始 校验 止 始

位 位 位 位

有空闲位字符帧

+---+---+--+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+---+---+---+--+

| 1 | 0 |D0|D1|D2|D3|D4|D5|D6|D7|0/1| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |D0|

+---+---+--+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+---+---+---+--+

空 起 奇偶 停 空 闲 位 起

闲 始 校验 止 始

位 位 位 位


1.起始位：位于字符帧开头，占1位，始终为逻辑0电平，用于向接收设备表示发送端开始
发送一帧信息。

2.数据位：紧跟在起始位之后，可以设置为5位、6位、7位、8位，低位在前高位在后。


3.奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用于表示串行通信中采用奇校验还是偶校验
。

(2)波特率，波特率是每秒钟传送二进制数码的位数，单位是b/s。

异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受到限制。缺点是字符帧中因为
包含了起始位和停止位，因此降低了有效数据的传输速率。

三、什么是RS-232

RS-232-C 接口（又称 EIA RS-232-C）它是在 1970 年由美国电子工业协会（EISB2.0、网
卡接口、Modem接口、VGA接口、扩展坞、IEEE 1394以及六合一读卡器，常用的端口一应俱
全。

HP Ze2022AP




Ze2022AP外观上采用了惠普经典的Pavilion DV1000的模具，模具成熟，外观无可挑剔。银
白色的主色调，再经过磨砂处理，视觉效果和触感都相当理想。Ze2202AP外形方方正正，
棱角分明，同时惠普还颇费心思地在前后采用了倾斜的切割，整个外形更显精细动感。


Ze2202AP的端口主要分布在左右两端，右侧有2个USB接口、1个1394接口， SD/MS/MMC多功
能存储卡读取插槽，还有COMBO光驱，以及S端口。左侧从后到前分布电源接口、VGA输出接
口、基座扩展接口、 RJ11/RJ45网络接口，1个USB接口，以及PCMCIA扩展插槽。除此之外
，这款机型同样配备扩展端口，扩展性无疑是相当强大的。

ThinkPad R50e 1834HC1

IBM的R系列实际上是T系列的经济版本，有人将其形象地表示为“偷工减料版的T”，外形
上依然承袭了IBM“小黑”一贯的酷。这款R50e顶盖材料采用了ABS工程塑料，但借助不错
的顶盖框架，强度还是不错的。

R150e的端口相对齐全，不仅有ThinkPad经典的指定杆，接口上还包括RJ45/11网络接口、
两个USB接口、PC卡插槽、VGA接口、S视频端口，但没有IEEE1394接口，对经常使用数码产
品的消费者无疑是个坏消息。


五、全双工与半双工

1.全双工，表示机器可以同时发送数据也可以接收数据，有两个独立的数据通道（一个用
于发送，一个用于接收）

2.半双工，表示机器不能在发送数据的同时也接收数据。

六、流量控制

1.使用软件方法

使用特殊的字符来标记数据流的开始和结束，比如XON,DC1,八进制021来标志开始，用X0F
F,DC3,八进制023来标志结束。

2.使用硬件方法

使用RS232的CTS和RTS信号来代替特殊字符控制。当接收方准备接收更多数据时，设置CTS
为0,反之设置成1。对应的发送端准备发送数据时，设置RTS为0。

七、串口的访问

串口设备在LINUX下与所有设备一样都是通过设备文件来进行访问。

7.1打开串口

LINUX系统下串口设备是通过open函数来打开的，不过需要注意的是，一般用户是没有权限
访问设备文件的，需要将打开的串口设备的访问权限设置成一般用户可以访问的权限。


open函数

头文件

#include

#include

#include

函数原型

int open(const char *pathname, int oflag, .../*, mode_t mode*/);

参数

const char *pathname - 要打开文件的文件名称，例如/dev/ttyS0

int oflag - 文件打开方式，可用标志如下：

O_RDONLY 以只读方式打开文件

O_WRONLY 以只写方式打开文件

O_RDWR 以读写方式打开文件

O_APPEND 写入数据时添加到文件末尾

O_CREATE 如果文件不存在则产生该文件，使用该标志需要设置访问权限位mode_t

O_EXCL 指定该标志，并且指定了O_CREATE标志，如果打开的文件存在则会产生一个错误


O_TRUNC 如果文件存在并且成功以写或者只写方式打开，则清除文件所有内容，使得文件
长度变为0

O_NOCTTY 如果打开的是一个终端设备，这个程序不会成为对应这个端口的控制终端，如果
没有该标志，任何一个输入，例如键盘中止信号等，都将影响进程。

O_NONBLOCK 该标志与早期使用的O_NDELAY标志作用差不多。程序不关心DCD信号线的状态
，如果指定该标志，进程将一直在休眠状态，直到DCD信号线为0。

O_SYNC 对I/O进行写等待

返回值

成功返回文件描述符，如果失败返回-1

例如：以可读写方式打开/dev/ttyS0设备

int fd; /* 文件描述符 */

fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | 0_NOCTTY | O_NONBLOCK);

7.2关闭串口

Linux系统下通过close函数来关闭串口设备

close函数

头文件

#include

函数原型

int close(int filedes);

参数

int filedes - 文件描述符

返回值

成功返回0，否则返回-1

例如：关闭打开的串口设备fd

int ret; /* 返回标志，用于判断是否正常关闭设备 */

ret = close(fd);

7.3写串口

写串口是通过write函数来完成的

write函数

头文件

#include

函数原型

ssize_t write(int filedes, const void *buff, size_t nbytes);

参数

int filedes - 文件描述符

const void *buff - 存储写入数据的数据缓冲区

size_t nbytes - 写入数据字节数

返回值

ssize_t - 返回写入数据的字节数,该值通常等于nbytes，如果写入失败返回-1

例如：向终端设备发送初始化命令

int n = 0; /* 写入字节数 */

n = write(fd, "ATZ\r", 4);

if(n == -1)

{

fprintf(stderr, "Wirte ATZ command error.\n");

}


7.4读串口

读串口是通过read函数来完成的

read函数

头文件

#include

函数原型

ssize_t read(int filedes, void *buff, size_t nbytes);

参数

int filedes - 文件描述符

void *buff - 存储读取数据的数据缓冲区

size_t nbytes - 需要读取的字节数

返回值

ssize_t - 成功读取返回读取的字节数，否则返回-1

注意，在对串口进行读取操作的时候，如果是使用的RAW模式，每个read系统调用将返回当
前串行输入缓冲区中存在的字节数。如果没有数据，将会一致阻塞到有字符达到或者间隔
时钟到期，或者发生错误。如果想使read函数在没有数据的时候立即返回则可以使用fcnt
l函数来设置文件访问属性。例如：

fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);

这样设置后，当没有可读取的数据时，read函数立即返回0。

通过fcntl(fd, F_SETFL, 0)可以设置回一般状态。

例如：从终端读取5个字节的应答数据

int nRead; /* 从终端读取的字节数 */

char buffer[256]; /* 接收缓冲区 */

nRead = read(fd, buffer, 5);

if(nRead == -1)

{

fprintf(stderr, "Read answer message error.\n");

}

八、终端配置

8.1 POSIX终端接口

大多数系统都支持POSIX终端接口，POSIX终端通过一个termios结构来进行控制，该结构定
义在termios.h文件中。

termios结构

struct termios

{

tcflag_t c_iflag; /* 输入选项标志 */

tcflag_t c_oflag; /* 输出选项标志 */

tcflag_t c_cflag; /* 控制选项标志 */

tcflag_t c_lflag; /* 本地选项标志 */

cc_t c_cc[NCCS]; /* 控制特性 */

};


c_iflag成员

Flag Description

GNBRK 忽略输入中的BREAK状态

BRKINT 如果设置了IGNBRK，将忽略BREAK。如果没有设置，但是设置了BRKINT，那么BREA
K将使得输入和输出队列被刷新，如果终端是一个前台进程组的控制终端，这个进程组中所
有进程将收到SIGINT信号。如果既未设置IGNBRK也未设置BRKINT，BREAK将视为NUL同义字
符，除非设置了PARMRK，这种情况下被视为序列\377\0\0

IGNPAR 忽略桢错误和奇偶校验错误

PARMRK 如果没有设置IGNPAR，在有奇偶校验错误或者桢错误的字符前插入\377\0。如果既
没有设置IGNPAR也没有设置PARMRK，将所有奇偶校验错误或者桢错误的字符视为\0。

INPCK 启用输入奇偶校验检测。

ISTRIP 去掉第八位。

INLCR 将输入的NL翻译为CR。

IGNCR 忽略输入中的回车。

ICRNL 将输入中的回车翻译为新行字符（除非设置了IGNCR）。

IUCLC （不属于POSIX）将输入中的大写字母映射为小写字母。

IXON 启用输出的XON/XOFF流控制

IXANY （不属于POSIX。1；XSI）允许任何字符来重新开始输出。

IXOFF 启用输入的XON/XOFF流控制

IMAXBEL （不属于POSIX）当输入队列满时响铃。LINUX没有实现该位，总是将其视为已设
置。



c_oflag成员

Flag Description

OPOST 启用具体实现自行定义的输出。

OLCUC （不属于POSIX）将输出中的小写字母映射为大写字母。

ONLCR （XSI）将输出中的新行符映射为回车-换行

OCRNL 将输出中的回车映射为新行符。

ONOCR 不在第0列输出回车。

ONLRET 不输出回车。

OFILL 发送填充字符作为延时。

OFDEL （不属于POSIX）填充字符是ASCII DEL（0177）。如果不设置填充字符则是ASCII
NUL。

NLDLY 新行延时掩码。取值为NL0和NL1。

CRDLY 回车延时掩码。取值为CR0,CR1,CR2或CR3。

TABDLY 水平跳格延时掩码。取值为TAB0,TAB1,TAB2,TAB3（或XTABS）。取值为TAB3,即XT
ABS，将扩展跳格为空格（每个跳格符填充8个空格）。

BSDLY 回车延时掩码。取值为BS0或BS1.（从来没有被实现）

VTDLY 竖直跳格掩码。取值为VT0或VT1。

FFDLY 进表延时掩码。取值为FF0或者FF1。


c_cflag成员

Flag Description

CBAUD （不属于POSIX）波特率掩码（4+1位）。

CBAUDEX （不属于POSIX）扩展的波特率掩码（1位），包含在CBAUD中。

CSIZE 字符长度掩码。取值为CS5,CS6,CS7或CS8。

CSTOPB 设置两个停止位。

CREAD 打开接受者。

PARENB 允许输出产生奇偶信息以及输入的奇偶校验。

PARODD 输入和输出是奇校验

HUPCL 在最后一个进程关闭设备后，降低MODEM控制线（挂断）。

CLOCAL 忽略MODEM控制线。

LOBLK （不属于POSIX）从非当前SHELL层阻塞输出（用于sh1）。

CIBAUD （不属于POSIX）输入速度的掩码。CIBAUD各位的值与CBAUD各位相同，左移了IBS
HIFT位。

CRTSCTS （不属于POSIX）启用RTS/CTS（硬件）控制流。



c_lflag成员

Flag Description

ISIG 当接收到字符INTR，QUIT，SUSP或DSUSP时，产生相应的信号。

XCASE （不属于POSIX；LINUX下不支持）如果同时设置了ICANON，终端只有大写。输入被
转换为小写，除了以\前缀的字符。输出时，大写字符被前缀\，小写字符被转换成大写。


ECHO 回显输入字符。

ECHOE 如果同时设置了ICANON，字符ERASE擦除前一个输入字符，WERASE擦除前一个词。


ECHOK 如果同时设置了ICANON，字符KILL删除当前行。

ECHONL 如果同时设置了ICANON，回显字符NL，即使没有设置ECHO。

ECHOCTL （不属于POSIX）如果同时设置了ECHO，除了TAB，NL，START和STOP之外的ASCII
控制信号被回显为^x，这里X是比控制信号大0x40的ASCII码。例如字符0x08(BS)被回显为
^H。

ECHOPRT （不属于POSIX）如果同时设置了ICANON和IECHO，字符在删除的同时被打印。


ECHOKE （不属于POSIX）如果同时设置了ICANON，回显KILL时将删除一行中的每个字符，
如同指定了ECHOE和ECHORPT一样。

DEFECHO （不属于POSIX）只在一个进程读的时候回显。

FLUSHO （不属于POSIX；LINUX不支持）输出被刷新。这个标志可以通过键入字符DISCARD
来打开和关闭。

NOFLSH 禁止产生SIGINT，SIGQUIT和SIGSUSP信号时刷新输入和输出队列。

TOSTOP 向试图写控制终端的后台进程组发送SIGTTOU信号。

PENDIN （不属于POSIX；LINUX不支持）在读入一个字符时，输入队列中的所有字符被重新
输出。（bash用他来处理typeahead）。

IEXTEN 启用实现自定义的输入处理。这个标志必须与ICANON同时使用，才能解释特殊字符
EOL2,LNEXT，REPRINT和WERASE，IUCLC标志才有效。


c_cc数组成员

Flag Description

VINTR （003,ETX，Ctrl-C,or also 0177, DEL, rubout）中断字符。发送SIGINT信号。当
设置ISIG时可被识别，不再作为输入传递。

VQUIT （034,FS，Ctrl-\）退出字符。发出SIGQUIT信号。当设置ISIG时可被识别，不再作
为输入传递。

VERASE (0177, DEL, rubout, or 010, BS, Ctrl-H, or also #) 删除字符。删除上一个
还没有删掉的字符，但不删除上一个 EOF 或行首。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为
输入传递。

VKILL (025, NAK, Ctrl-U, or Ctrl-X, or also @) 终止字符。删除自上一个 EOF 或行
首以来的输入。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。

VEOF (004, EOT, Ctrl-D) 文件尾字符。更精确地说，这个字符使得 tty 缓冲中的内容被
送到等待输入的用户程序中，而不必等到 EOL。如果它是一行的第一个字符，那么用户程
序的 read() 将返回 0，指示读到了 EOF。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传
递。

VMIN 非 canonical 模式读的最小字符数。 VEOL (0, NUL) 附加的行尾字符。当设置 IC
ANON 时可被识别。 VTIME 非 canonical 模式读时的延时，以十分之一秒为单位。 VEOL
2 (not in POSIX; 0, NUL) 另一个行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。

VEOL (0, NUL) 附加的行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。

VTIME 非 canonical 模式读时的延时，以十分之一秒为单位。

VEOL2 (not in POSIX; 0, NUL) 另一个行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。

VSWTCH (not in POSIX; not supported under Linux; 0, NUL) 开关字符。(只为 shl 所
用。)

VSTART (021, DC1, Ctrl-Q) 开始字符。重新开始被 Stop 字符中止的输出。当设置 IXO
N 时可被识别，不再作为输入传递。

VSTOP (023, DC3, Ctrl-S) 停止字符。停止输出，直到键入 Start 字符。当设置 IXON
时可被识别，不再作为输入传递。

VSUSP (032, SUB, Ctrl-Z) 挂起字符。发送 SIGTSTP 信号。当设置 ISIG 时可被识别，
不再作为输入传递。

VDSUSP (not in POSIX; not supported under Linux; 031, EM, Ctrl-Y) 延时挂起信号
。当用户程序读到这个字符时，发送 SIGTSTP 信号。当设置 IEXTEN 和 ISIG，并且系统
支持作业管理时可被识别，不再作为输入传递。

VLNEXT (not in POSIX; 026, SYN, Ctrl-V) 字面上的下一个。引用下一个输入字符，取
消它的任何特殊含义。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。

VWERASE (not in POSIX; 027, ETB, Ctrl-W) 删除词。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被
识别，不再作为输入传递。

VREPRINT (not in POSIX; 022, DC2, Ctrl-R) 重新输出未读的字符。当设置 ICANON 和
IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。

VDISCARD (not in POSIX; not supported under Linux; 017, SI, Ctrl-O) 开关：开始
/结束丢弃未完成的输出。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。

VSTATUS (not in POSIX; not supported under Linux; status request: 024, DC4, Ct
rl-T).


8.2设置波特率

对于波特率的设置通常使用cfsetospeed和cfsetispeed函数来完成。获取波特率信息是通
过cfgetispeed和cfgetospeed函数来完成的。

cfsetospeed函数

头文件:

#include

函数原型:

int cfsetospeed(struct termios *termptr, speed_t speed);

参数：

struct termios *termptr - 指向termios结构的指针

speed_t speed - 需要设置的输出波特率

返回值：

如果成功返回0,否则返回-1

cfsetispeed函数

头文件：

#include

函数原型:

int cfsetispeed(struct termios *termptr, speed_t speed);

参数:

struct termios *termptr - 指向termios结构的指针

speed_t speed - 需要设置的输入波特率

返回值：

如果成功返回0,否则返回-1

cfgetospeed函数

头文件：

#include

函数原型：

speed_t cfgetospeed(const struct termios *termptr);

参数:

const struct termios - 指向termios结构的指针

返回值：

返回输出波特率

cfgetispeed函数

头文件：

#include

函数原型:

speed_t cfgetispeed(const struct termios *termptr);

参数:

const struct termios *termptr - 指向termios结构的指针

返回值：

返回输入波特率

波特率常量：

CBAUD 掩码

B0 0波特

B50 50波特

B75 75波特

B110 100波特

B134 134波特

B150 150波特

B200 200波特

B300 300波特

B600 600波特

B1200 1200波特

B1800 1800波特

B2400 2400波特

B9600 9600波特

B19200 19200波特

B38400 38400波特

B57600 57600波特

B115200 115200波特

8.3设置字符大小

设置字符的大小通过设置c_cflag标志位来实现的。

例如：

option.c_cflag &= ~CSIZE;

option.c_cflag |= CS7;

8.4设置奇偶校验

对于奇偶校验是需要手工设置的，常用的设置方式如下：

No parity (8N1):

options.c_cflag &= ~PARENB

options.c_cflag &= ~CSTOPB

options.c_cflag &= ~CSIZE;

options.c_cflag |= CS8;

Even parity (7E1):

options.c_cflag |= PARENB

options.c_cflag &= ~PARODD

options.c_cflag &= ~CSTOPB

options.c_cflag &= ~CSIZE;

options.c_cflag |= CS7;

Odd parity (7O1):

options.c_cflag |= PARENB

options.c_cflag |= PARODD

options.c_cflag &= ~CSTOPB

options.c_cflag &= ~CSIZE;

options.c_cflag |= CS7;

Space parity is setup the same as no parity (7S1):

options.c_cflag &= ~PARENB

options.c_cflag &= ~CSTOPB

options.c_cflag &= ~CSIZE;

options.c_cflag |= CS8;


8.5获取和设置终端属性

设置和获取终端控制属性是通过tcgetattr和tcsetattr两个函数来完成的

tcgetattr函数

头文件:

#include

函数原型:

int tcgetattr(int filedes, struct termios *termptr);

参数：

int filedes - 文件描述符

struct termiso *termptr - 指向termios结构的指针，

返回值:

如果成功返回0,否则返回-1

tcsetattr函数

头文件:

#include

函数原型：

int tcsetattr(int filedes, int opt, const struct termios *termptr);

参数：

int filedes - 文件描述符

int opt - 选项值，可以为下面三个值之一

TCSANOW - 不等数据传输完毕就改变属性

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并且是设置属性

const struct termios *termptr - 指向termios结构的指针，

返回值：

成功返回0,否则返回-1

九、常用设置

9.1设置规范模式

规范模式是面向行的输入方式，输入字符被放入用于和用户交互可以编辑的缓冲区内，直
接到读入回车或者换行符号时才结束。

可以通过如下方式来设置

option.c_lflag |= (ICANON | ECHO | ECHOE);

9.2设置原始输入模式

原始输入模式是没有处理过的，当接收数据时，输入的字符在它们被接收后立即被传送，
使用原始输入模式时候，一般可以选择取消ICANON，ECHO，ECHOE和ISIG选项。

例如：

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


9.3设置输入奇偶选项

当激活c_cflag中的奇偶校验后，应该激活输入的奇偶校验。与之相关的标志有INPCK，IG
NPAR，PARMRK和ISTRIP。一般是通过选择INPCK和ISTRIP激活检验和移除奇偶位。

例如：

option.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);

9.4设置软件控制流

软件控制流通过IXON，IXOFF和IXANY标志来设置

例如：

option.c_iflag |=(IXON | IXOFF | IXANY);

9.5选择预处理输出

通过OPOST标志来设置预处理的输出

例如：

option.c_oflag |= OPOST;

9.6选择原始数据输出

原始数据的输出通过设置c_oflag的OPOST标志

例如:

option.c_oflag &= ~OPOST;

9.7设置软件流控制字符

软件流控制字符是通过c_cc数组中的VSTART和VSTOP来设置的，一般来说，它们应该被设置
城DC1（021八进制）和DC3（023八进制），分别表示ASCII码的XON和XOFF字符。

9.8设置读超时

c_cc数组中的VMIN指定了最少读取的字符数，如果设置为0,那么VTIME就指定了读取每个字
符的等待时间。VTIME是以1/10秒为单位指定接收字符的超时时间的，如果VTIME设置为0,
而端口没有用open或者fcntl设置为 NONBLOCK，那么read操作将会阻塞不确定的时间。


十、参考资料

1.《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》5th Edition Michael
R.Sweet

2.《Linux 下串口编程入门》左锦

3.《Advanced Programming in the UNIX Environment》 W.Richard Stevens

4.《Linux Serial Programming HOWTO》

5.《Unix Systems Programming》Kay A.Robbins & Steven Robbins

6.《Linux Programming by Example》Arnold Robbins

7.《Linux Programmer's Manual》
(e129)

ainet

linux串口异步通信开发源代码


作者：未知 来源：月光软件站 加入时间：2005-5-13　月光软件站



//gcc -o querySerial querySerial.c



#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <stdlib.h>

/* These are the hash definitions */
#define USERBAUD1200 '1'+'2'
#define USERBAUD2400 '2'+'4'
#define USERBAUD9600 '9'+'6'
#define USERBAUD1920 '1'+'9'
#define USERBAUD3840 '3'+'8'
#define DEV "/dev/ttyS0"
struct termios tio;

/* write the users command out the serial port */
int send_cmd(int ftty,char * str)
{
  int result;
  result = write(ftty,str,strlen(str));/*argv[4], strlen(argv[4]));*/
  if (result < 0)
  {
   
    printf("Write command:%s to VC312 failed\n",str);
    close(ftty);
    exit(1);
  }
}
int init_dev(struct termios *oldtio)
{
        int fd,status;
        unsigned char cmd[17];
        struct termios newtio;        
        
        
        //open carmo device
        fd = open(DEV, O_RDWR| O_NOCTTY|O_NDELAY);
        if (fd ==-1)
        {
                perror("open"DEV);
                return -1;
        }
        else    //set to block;
                fcntl(fd, F_SETFL, 0);

        printf("open carmo ok\n");

        tcgetattr(fd,oldtio); //save current serial port settings
      
        bzero(&newtio, sizeof(newtio)); // clear struct for new port settings
        //configure the serial port;
        cfsetispeed(&newtio,B115200);
        cfsetospeed(&newtio,B115200);
        newtio.c_cflag |=CLOCAL|CREAD;
        /*8N1*/
        newtio.c_cflag &= ~CSIZE; /* Mask the character size bits */
        newtio.c_cflag |= CS8;    /* Select 8 data bits */
        newtio.c_cflag &= ~PARENB;
        newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;
        newtio.c_cflag &= ~CRTSCTS;//disable hardware flow control;
        newtio.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);/*raw input*/
        newtio.c_oflag  &= ~OPOST;   /*raw output*/
        tcflush(fd,TCIFLUSH);//clear input buffer
        newtio.c_cc[VTIME] = 100; /* inter-character timer unused */
        newtio.c_cc[VMIN] = 0; /* blocking read until 0 character arrives */
        tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio);
/*
        ioctl(fd,TIOCMGET,&status);
        printf("the serial status is 0x%x\n",status);
        status |=TIOCM_RTS;
        ioctl(fd,TIOCMSET,&status);
        status=0;
        ioctl(fd,TIOCMGET,&status);
        printf("the serial status now is 0x%x\n",status);
*/
      
        return fd;
}
int read_frame(int ftty,int streamfd)
{
  int   n,max_fd,len,count=0;
  fd_set  input;
  struct  timeval timeout;
  char    buffer[640*500*3];
  char *  ptr = buffer;

  FD_ZERO(&input);
  FD_SET(ftty, &input);
  max_fd = ftty+1;
  /* Do the select */
while(1)
  {
   
  /* Initialize the timeout structure */
  timeout.tv_sec  = 1;
  timeout.tv_usec = 0;
  n = select(max_fd,&input, NULL,NULL,&timeout);
  if (n<0)
    perror("select failed");
  else if (n == 0){
      puts("TIMEOUT");
      break;
      }
  else
    {      
      ioctl(ftty, FIONREAD, &len);
      if(!len){
fprintf(stderr, "Communication closed by server\n");
return -1;
      }

      len = read(ftty,ptr,len);   
      //ptr[len] = 0;   
      //printf("Readed %d data:%s\n",len,ptr);      
      write(streamfd,ptr,len);      
      ptr += len;
      count += len;            
    }
   }
   buffer[count] = 0;
   printf("Readed %d data:%s\n",count,buffer);
   return 1;

}
int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd,count;
  char buffer[255];
  char cmd[30];
  char filename[255];
  int socket;
  struct termios oldtio;
// cmd[0]=0xff;cmd[1]=0xe1;cmd[2]=0x52;cmd[3]=0x52;cmd[4]=0x80;cmd[5]=0x80;cmd[6]=0;
// if(send_cmd(fd,cmd)<1) exit(0);
// usleep(400*1000);

  fd = init_dev(&oldtio);
  if (fd<0) exit(-1);
  cmd[0]=0xff;cmd[1]=0xe1;cmd[2]=0x58;cmd[3]=0x58;cmd[4]=0x66;cmd[5]=0x66;cmd[6]=0;
  if(send_cmd(fd,cmd)<1) exit(0);
  
  sprintf(filename,"1.jpg");  //"/tmp/get%d.jpg",i);
  socket=open(filename,O_CREAT|O_RDWR);
  read_frame(fd,socket);               
  close(socket);
  tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio);   

}

ainet

转贴:http://topic.csdn.net/t/20030219/13/1443509.html

楼主Iceberg_horn（冰山）2003-02-19 13:29:36 在 Linux/Unix社区 / 程序开发区 提问
请教大侠：本人想在Linux下编写一段串口通讯的程序，我在网上找到一段代码，应该是可以实现在串口有数据来的时候产生一个信号，该信号应该可以触发一个事件，但是不知道为什么不可以？请哪位大侠帮帮忙，源代码如下：   
         #include   <termios.h>   
#include   <stdio.h>   
#include   <unistd.h>   
#include   <fcntl.h>   
#include   <sys/signal.h>   
#include   <sys/types.h>   

#define   BAUDRATE   B9600   
#define   MODEMDEVICE   "/dev/ttyS0"   
#define   _POSIX_SOURCE   1   /*   POSIX   compliant   source   */   
#define   FALSE   0   
#define   TRUE   1   

volatile   int   STOP=FALSE;      

void   signal_handler_IO   (int   status);       /*   definition   of   signal   handler   */   
int   wait_flag=TRUE;                                         /*   TRUE   while   no   signal   received   */   

main()   
{   
        int   fd,c,   res;   
        struct   termios   oldtio,newtio;   
        struct   sigaction   saio;                       /*   definition   of   signal   action   */   
        char   buf[255];   

        /*   open   the   device   to   be   non-blocking   (read   will   return   immediatly)   */   
        fd   =   open(MODEMDEVICE,   O_RDWR   |   O_NOCTTY   |   O_NONBLOCK);   
        if   (fd   <0)   {perror(MODEMDEVICE);   exit(-1);   }   

        /*   install   the   signal   handler   before   making   the   device   asynchronous   */   
        saio.sa_handler   =   signal_handler_IO;   
        //saio.sa_mask   =   0;//编译不通过，本人注释掉了该行   
        saio.sa_flags   =   0;   
        saio.sa_restorer   =   NULL;   
        sigaction(SIGIO,&saio,NULL);   

        /*   allow   the   process   to   receive   SIGIO   */   
        fcntl(fd,   F_SETOWN,   getpid());   
        /*   Make   the   file   descriptor   asynchronous   (the   manual   page   says   only      
        O_APPEND   and   O_NONBLOCK,   will   work   with   F_SETFL...)   */   
        fcntl(fd,   F_SETFL,   FASYNC);   

        tcgetattr(fd,&oldtio);   /*   save   current   port   settings   */   
        /*   set   new   port   settings   for   canonical   input   processing   */   
        newtio.c_cflag   =   BAUDRATE   |   CRTSCTS   |   CS8   |   CLOCAL   |   CREAD;   
        newtio.c_iflag   =   IGNPAR   |   ICRNL;   
        newtio.c_oflag   =   0;   
        newtio.c_lflag   =   ~ICANON;   
        newtio.c_cc[VMIN]=1;   
        newtio.c_cc[VTIME]=0;   
        tcflush(fd,   TCIFLUSH);   
        tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio);   

        /*   loop   while   waiting   for   input.   normally   we   would   do   something   
        useful   here   */      
        while   (STOP==FALSE)   {   
                printf(".\n");usleep(100000);   
                /*   after   receiving   SIGIO,   wait_flag   =   FALSE,   input   is   available   
                and   can   be   read   */   
                if   (wait_flag==FALSE)   {      
                        res   =   read(fd,buf,255);   
                        buf[res]=0;   
                        printf(":%s:%d\n",   buf,   res);   
                        if   (res==1)   STOP=TRUE;   /*   stop   loop   if   only   a   CR   was   input   */   
                        wait_flag   =   TRUE;             /*   wait   for   new   input   */   
                }   
        }   
        /*   restore   old   port   settings   */   
        tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio);   
}   

/******************************************************************   
*   signal   handler.   sets   wait_flag   to   FALSE,   to   indicate   above   loop   that           *   
*   characters   have   been   received.                                                                                       *   
***************************************************************************/   

void   signal_handler_IO   (int   status)   
{   
        printf("received   SIGIO   signal.\n");   
        wait_flag   =   FALSE;   
}

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Linux 下串口编程入门  

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级别： 初级

左锦 (zuo170@163.com), 副总裁, 南沙资讯科技园


2003 年 7 月 03 日

Linux 操作系统从一开始就对串行口提供了很好的支持，本文就 Linux 下的串行口通讯编程进行简单的介绍。
串口简介

串行口是计算机一种常用的接口，具有连接线少，通讯简单，得到广泛的使用。常用的串口是 RS-232-C 接口（又称 EIA RS-232-C）它是在 1970 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是"数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口_技术标准"该标准规定采用一个 25 个脚的 DB25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。传输距离在码元畸变小于 4% 的情况下，传输电缆长度应为 50 英尺。

Linux 操作系统从一开始就对串行口提供了很好的支持，本文就 Linux 下的串行口通讯编程进行简单的介绍，如果要非常深入了解，建议看看本文所参考的 《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》

计算机串口的引脚说明

序号 信号名称 符号 流向 功能
2 发送数据 TXD DTE→DCE DTE发送串行数据
3 接收数据 RXD DTE←DCE DTE 接收串行数据
4 请求发送 RTS DTE→DCE DTE 请求 DCE 将线路切换到发送方式
5 允许发送 CTS DTE←DCE DCE 告诉 DTE 线路已接通可以发送数据
6 数据设备准备好 DSR DTE←DCE DCE 准备好
7 信号地 　 　 　　　信号公共地
8 载波检测 DCD DTE←DCE 表示 DCE 接收到远程载波
20 数据终端准备好 DTR DTE→DCE DTE 准备好
22 振铃指示 RI DTE←DCE 表示 DCE 与线路接通，出现振铃





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串口操作

串口操作需要的头文件

#include     <stdio.h>      /*标准输入输出定义*/
#include     <stdlib.h>     /*标准函数库定义*/
#include     <unistd.h>     /*Unix 标准函数定义*/
#include     <sys/types.h>  
#include     <sys/stat.h>   
#include     <fcntl.h>      /*文件控制定义*/
#include     <termios.h>    /*PPSIX 终端控制定义*/
#include     <errno.h>      /*错误号定义*/







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打开串口

在 Linux 下串口文件是位于 /dev 下的

串口一 为 /dev/ttyS0

串口二 为 /dev/ttyS1

打开串口是通过使用标准的文件打开函数操作：

int fd;
/*以读写方式打开串口*/
fd = open( "/dev/ttyS0", O_RDWR);
if (-1 == fd){
/* 不能打开串口一*/
perror(" 提示错误！");
}







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设置串口

最基本的设置串口包括波特率设置，效验位和停止位设置。

串口的设置主要是设置 struct termios 结构体的各成员值。

struct termio
{        unsigned short  c_iflag;        /* 输入模式标志 */       
        unsigned short  c_oflag;                /* 输出模式标志 */       
        unsigned short  c_cflag;                /* 控制模式标志*/       
        unsigned short  c_lflag;                /* local mode flags */       
        unsigned char  c_line;                    /* line discipline */       
        unsigned char  c_cc[NCC];    /* control characters */
};



设置这个结构体很复杂，我这里就只说说常见的一些设置：

波特率设置

下面是修改波特率的代码：

struct  termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
cfsetispeed(&Opt,B19200);     /*设置为19200Bps*/
cfsetospeed(&Opt,B19200);
tcsetattr(fd,TCANOW,&Opt);



设置波特率的例子函数：

/**
*@brief  设置串口通信速率
*@param  fd     类型 int  打开串口的文件句柄
*@param  speed  类型 int  串口速度
*@return  void
*/
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, };
void set_speed(int fd, int speed){
        int   i;
        int   status;
        struct termios   Opt;
        tcgetattr(fd, &Opt);
        for ( i= 0;  i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);  i++) {
                if  (speed == name_arr) {     
                        tcflush(fd, TCIOFLUSH);     
                        cfsetispeed(&Opt, speed_arr);  
                        cfsetospeed(&Opt, speed_arr);   
                        status = tcsetattr(fd1, TCSANOW, &Opt);  
                        if  (status != 0) {        
                                perror("tcsetattr fd1");  
                                return;     
                        }   
                        tcflush(fd,TCIOFLUSH);   
                }  
        }
}



效验位和停止位的设置：

无效验 8位 Option.c_cflag &= ~PARENB;
Option.c_cflag &= ~CSTOPB;
Option.c_cflag &= ~CSIZE;
Option.c_cflag |= ~CS8;  
奇效验(Odd) 7位 Option.c_cflag |= ~PARENB;
Option.c_cflag &= ~PARODD;
Option.c_cflag &= ~CSTOPB;
Option.c_cflag &= ~CSIZE;
Option.c_cflag |= ~CS7;  
偶效验(Even) 7位 Option.c_cflag &= ~PARENB;
Option.c_cflag |= ~PARODD;
Option.c_cflag &= ~CSTOPB;
Option.c_cflag &= ~CSIZE;
Option.c_cflag |= ~CS7;  
Space效验 7位 Option.c_cflag &= ~PARENB;
Option.c_cflag &= ~CSTOPB;
Option.c_cflag &= &~CSIZE;
Option.c_cflag |= CS8;  

设置效验的函数：

/**
*@brief   设置串口数据位，停止位和效验位
*@param  fd     类型  int  打开的串口文件句柄
*@param  databits 类型  int 数据位   取值 为 7 或者8
*@param  stopbits 类型  int 停止位   取值为 1 或者2
*@param  parity  类型  int  效验类型 取值为N,E,O,,S
*/
int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
        struct termios options;
        if  ( tcgetattr( fd,&options)  !=  0) {
                perror("SetupSerial 1");     
                return(FALSE);  
        }
        options.c_cflag &= ~CSIZE;
        switch (databits) /*设置数据位数*/
        {   
        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;   /* Clear parity enable */
                options.c_iflag &= ~INPCK;     /* Enable parity checking */
                break;  
        case 'o':   
        case 'O':     
                options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* 设置为奇效验*/  
                options.c_iflag |= INPCK;             /* Disnable parity checking */
                break;  
        case 'e':  
        case 'E':   
                options.c_cflag |= PARENB;     /* Enable parity */   
                options.c_cflag &= ~PARODD;   /* 转换为偶效验*/     
                options.c_iflag |= INPCK;       /* Disnable parity checking */
                break;
        case 'S':
        case 's':  /*as no parity*/   
            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);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n')   
        options.c_iflag |= INPCK;
tcflush(fd,TCIFLUSH);
options.c_cc[VTIME] = 150; /* 设置超时15 seconds*/   
options.c_cc[VMIN] = 0; /* Update the options and do it NOW */
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)   
{
        perror("SetupSerial 3");   
        return (FALSE);  
}
return (TRUE);  
}



需要注意的是:

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*/







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读写串口

设置好串口之后，读写串口就很容易了，把串口当作文件读写就是。

发送数据 char  buffer[1024];int    Length;int    nByte;nByte = write(fd, buffer ,Length)



读取串口数据
使用文件操作read函数读取，如果设置为原始模式(Raw Mode)传输数据，那么read函数返回的字符数是实际串口收到的字符数。

可以使用操作文件的函数来实现异步读取，如fcntl，或者select等来操作。

char  buff[1024];int    Len;int  readByte = read(fd,buff,Len);








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关闭串口

关闭串口就是关闭文件。

close(fd);







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例子

下面是一个简单的读取串口数据的例子，使用了上面定义的一些函数和头文件

/**********************************************************************代码说明：使用串口二测试的，发送的数据是字符，
但是没有发送字符串结束符号，所以接收到后，后面加上了结束符号。我测试使用的是单片机发送数据到第二个串口，测试通过。
**********************************************************************/
#define FALSE  -1
#define TRUE   0
/*********************************************************************/
int OpenDev(char *Dev)
{
        int        fd = open( Dev, O_RDWR );         //| O_NOCTTY | O_NDELAY       
        if (-1 == fd)       
        {                        
                perror("Can't Open Serial Port");
                return -1;               
        }       
        else       
                return fd;
}
int main(int argc, char **argv){
        int fd;
        int nread;
        char buff[512];
        char *dev  = "/dev/ttyS1"; //串口二
        fd = OpenDev(dev);
        set_speed(fd,19200);
        if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE)  {
                printf("Set Parity Error\n");
                exit (0);
        }
while (1) //循环读取数据
{   
        while((nread = read(fd, buff, 512))>0)
        {
                printf("\nLen %d\n",nread);
                buff[nread+1] = '\0';   
                printf( "\n%s", buff);   
        }
}
        //close(fd);  
        // exit (0);
}





参考资料

Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems


Linux 的源代码


代码下载: 代码

van201314

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