Linux下串口通讯 - Linux设备驱动编程总结_Linux编程

用过开发板的朋友们都知道，UART在一个芯片中是很珍贵的资源，它可以被配置为485功能，也可以配置232功能，而在工业通讯中，485,232都是常用的通讯方式。

这里多说一句题外话：一直没有找到linux比较好的编辑工具，vim虽然功能强大，但是没有鼠标，总感觉不爽，gedit虽然有鼠标，但是缩进功能实在是不行，这里推荐一款本人一直用的，感觉用的不错，就是大家熟悉的eclipse for c++，这个有Linux版本，用起来虽然没有windows下那么爽，但是比大多数（至少笔者用过的）都好用。

首先说，Linux的串口通讯和我们逻辑编程的编程方法是不同的：

裸机下需要配置寄存器，然后如果中断方式，设置中断函数，如果查询方式，就查询状态位，判断是否有数据过来，如果要发送数据则就是往发送寄存器发送数据，然后就自动发出去了。

Linux下可不同，那些所谓的驱动都已经写好了，我们需要调用的是Linux统一封装的数据结构和函数来操作串口，对于不同的芯片，只要是Linux操作系统，都可以用这一类型的东西操作串口。

在Linux中所有串口配置数据都可以用struct termios来描述，里面有许多的成员函数，像我们配置波特率，数据位长度和奇偶校验，具体配置方法可以参考这篇程：http://www.linuxidc.com/Linux/2007-12/9815p3.htm

下面是笔者写的程序，大家可以拿来当做模板来使用，主要实现对UART0的操作：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <termios.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
//为了保证用户输入的波特率是个正确的值，所以需要这两个数组验证，对于设置波特率时候，前面要加个B
int speed_arr[] = { B115200, B57600, B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300,
B115200, B57600, B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, };
int name_arr[] = {115200, 57600, 38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300,
115200, 57600, 38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, };
/*-----------------------------------------------------------------------------
函数名: set_speed
参数: int fd ,int speed
返回值: void
描述: 设置fd表述符的串口波特率
*-----------------------------------------------------------------------------*/
void set_speed(int fd ,int speed)
{
struct termios opt;
int i;
int status;
tcgetattr(fd,&opt);
for(i = 0;i < sizeof(speed_arr)/sizeof(int);i++)
{
if(speed == name_arr[i]) //找到标准的波特率与用户一致
{
tcflush(fd,TCIOFLUSH); //清除IO输入和输出缓存
cfsetispeed(&opt,speed_arr[i]); //设置串口输入波特率
cfsetospeed(&opt,speed_arr[i]); //设置串口输出波特率
status = tcsetattr(fd,TCSANOW,&opt); //将属性设置到opt的数据结构中，并且立即生效
if(status != 0)
perror("tcsetattr fd:"); //设置失败
return ;
}
tcflush(fd,TCIOFLUSH); //每次清除IO缓存
}
}
/*-----------------------------------------------------------------------------
函数名: set_parity
参数: int fd
返回值: int
描述: 设置fd表述符的奇偶校验
*-----------------------------------------------------------------------------*/
int set_parity(int fd)
{
struct termios opt;
if(tcgetattr(fd,&opt) != 0) //或许原先的配置信息
{
perror("Get opt in parity error:");
return -1;
}
/*通过设置opt数据结构，来配置相关功能，以下为八个数据位，不使能奇偶校验*/
opt.c_iflag &= ~(IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP
| INLCR | IGNCR | ICRNL | IXON);
opt.c_oflag &= ~OPOST;
opt.c_lflag &= ~(ECHO | ECHONL | ICANON | ISIG | IEXTEN);
opt.c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB);
opt.c_cflag |= CS8;
tcflush(fd,TCIFLUSH); //清空输入缓存
if(tcsetattr(fd,TCSANOW,&opt) != 0)
{
perror("set attr parity error:");
return -1;
}
return 0;
}
/*-----------------------------------------------------------------------------
函数名: serial_init
参数: char *dev_path,int speed,int is_block
返回值: 初始化成功返回打开的文件描述符
描述: 串口初始化，根据串口文件路径名，串口的速度，和串口是否阻塞,block为1表示阻塞
*-----------------------------------------------------------------------------*/
int serial_init(char *dev_path,int speed,int is_block)
{
int fd;
int flag;
flag = 0;
flag |= O_RDWR; //设置为可读写的串口属性文件
if(is_block == 0)
flag |=O_NONBLOCK; //若为0则表示以非阻塞方式打开
fd = open(dev_path,flag); //打开设备文件
if(fd < 0)
{
perror("Open device file err:");
close(fd);
return -1;
}
/*打开设备文件后，下面开始设置波特率*/
set_speed(fd,speed); //考虑到波特率可能被单独设置，所以独立成函数
/*设置奇偶校验*/
if(set_parity(fd) != 0)
{
perror("set parity error:");
close(fd); //一定要关闭文件，否则文件一直为打开状态
return -1;
}
return fd;
}
/*-----------------------------------------------------------------------------
函数名: serial_send
参数: int fd,char *str,unsigned int len
返回值: 发送成功返回发送长度，否则返回小于0的值
描述: 向fd描述符的串口发送数据，长度为len，内容为str
*-----------------------------------------------------------------------------*/
int serial_send(int fd,char *str,unsigned int len)
{
int ret;
if(len > strlen(str)) //判断长度是否超过str的最大长度
len = strlen(str);
ret = write(fd,str,len);
if(ret < 0)
{
perror("serial send err:");
return -1;
}
return ret;
}
/*-----------------------------------------------------------------------------
函数名: serial_read
参数: int fd,char *str,unsigned int len,unsigned int timeout
返回值: 在规定的时间内读取数据，超时则退出，超时时间为ms级别
描述: 向fd描述符的串口接收数据，长度为len，存入str，timeout 为超时时间
*-----------------------------------------------------------------------------*/
int serial_read(int fd, char *str, unsigned int len, unsigned int timeout)
{
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int ret; //每次读的结果
int sret; //select监控结果
int readlen = 0; //实际读到的字节数
char * ptr;
ptr = str; //读指针，每次移动，因为实际读出的长度和传入参数可能存在差异
FD_ZERO(&rfds); //清除文件描述符集合
FD_SET(fd,&rfds); //将fd加入fds文件描述符，以待下面用select方法监听
/*传入的timeout是ms级别的单位，这里需要转换为struct timeval 结构的*/
tv.tv_sec = timeout / 1000;
tv.tv_usec = (timeout%1000)*1000;
/*防止读数据长度超过缓冲区*/
//if(sizeof(&str) < len)
// len = sizeof(str);
/*开始读*/
while(readlen < len)
{
sret = select(fd+1,&rfds,NULL,NULL,&tv); //检测串口是否可读
if(sret == -1) //检测失败
{
perror("select:");
break;
}
else if(sret > 0) <SPAN style="WHITE-SPACE: pre"> </SPAN>//检测成功可读
{
ret = read(fd,ptr,1);
if(ret < 0)
{
perror("read err:");
break;
}
else if(ret == 0)
break;
readlen += ret; //更新读的长度
ptr += ret; //更新读的位置
}
else //超时
{
printf("timeout!\n");
break;
}
}
return readlen;
}
int main()
{
int fd;
int ret;
char str[]="hello linux serial!";
char buf[100];
fd = serial_init("/dev/ttyS1",115200,1);
if(fd < 0)
{
perror("serial init err:");
return -1;
}
ret = serial_send(fd,str,22);
printf("send %d bytes!\n",ret);
serial_read(fd,buf,100,5000);
printf("the buf is :%s\n",buf);
close(fd);
return 0;
}

做几点简要的说明：

1.高级的一点芯片，如ARM9一般有个UART口专门用于打印调试信息，其对应的设备文件是ttyS0，然后UART0对应 ttyS1，以此类推，笔者这里打开的是ttyS1那就是UART0

2.可以看到一点，我定义了一个struct termios opt，对UART的所有配置信息都是在这个结构体中完成。

3.还是那句，发送和接受数据就和读写文件一样简单，发送就是write操作，读就是read操作

4.在读的时候，笔者用的是循环查询的方式，在Linux中，一般用的方法可以创建一个线程，用这个线程来循环调用select方法，来反复查询UART对应的设备文件是否可读（对应于是否有数据从串口传入），这种阻塞方式不是盲目等待，后来有调度机制，可以代替裸机编程中的中断方式。

下面是运行结果：