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1、Linux 下串口通信编程一、什么是串口通信？ 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。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
2、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
3、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。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
4、 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（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。四、计算机串口引脚说明引出号 说明1 接地2 TXD 输出3 RXD 输入4 RTS 请求发送5 CTS 请求接收6 DS
5、R 数据序列就绪7 GND 逻辑地8 DCD 数据负载检测9 保留10 保留11 未定义12 后备 DCD13 后备 CTS14 后备 TXD15 传输时钟16 后备 RXD17 接收时钟18 未定义19 后备 RTS20 DTR数据终端就绪21 信号质量检测22 闹钟检测23 数据速率选择24 传输时钟25 未定义五、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X0N,DC1,八进制021来标
6、志开始， 用X0FF,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(c
7、onst char *pathname, int oflag, ./*, mode_t mode*/);参数const char *pathname -要打开文件的文件名称，例女口/dev/ttyS0int oflag - 文件打开方式，可用标志如下：0_RD0NLY 以只读方式打开文件0_WR0NLY 以只写方式打开文件0_RDWR 以读写方式打开文件0_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_tO_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
8、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 0O_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/ttySO设备int fd; /* 文件描述符 */fd = open(/dev/ttyS0, O_RDWR
9、 | 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fdint 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,
10、 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, ATZr, 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ss
11、ize_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 fcntl 函数来设置文件访问属性。例如：f
12、cntl(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fc ntl(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 buffer256; /* 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t
13、ermiOS结构来进行控制， 该结构定义在 termios.h 文件中。termiOS 结构Struct termiOStcflag_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_ccNCCS; /* 控制特性 */;c_iflag 成员Flag DeScriptiOnGNBRK忽略输入中的BREAK状态BRKINT如果设置了 IGNBRK将忽略BREA&如果没有设置但是设置了 BRKINT， 那么BR
14、EAK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歹叽37700IGNPAR 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 3770。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。I
15、CRNL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 DeScriptiOnOPOST 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 A
