分类： LINUX
2011-09-19 17:23:24
在嵌入式Linux中，串口是一个字设备，访问具体的串行端口的编程与读／写文件的操作类似，只需打开相应的设备文件即可操作。串口编程特殊在于串口通信时相关参数与属性的设置。嵌入式Linux的串口编程时应注意，若在根文件中没有串口设备文件，应使用mknod命令创建，这这里假设串口设备是/dev/ttyS0，介绍一下串口的编程过程。
＃mknod /dev/ttyS0 c 4 64
1、打开串口
打开串口设备文件的操作与普通文件的操作类似，都采用标准的I/O操作函数open()。
fd = open("/dev/ttyS0",O_RDWR|O_NDELAY|O_NOCTTY);
open()函数有两个参数，第一个参数是要打开的文件名（此处为串口设备文件/dev/ttyS0);第二个参数设置打开的方式，O_RDWR表示打开的文件可读/写，O_NDELAY表示以非阻塞方式打开，O＿NOCTTY表示若打开的文件为终端设备，则不会将终端作为进程控制终端。
2、设置串口属性
串口通信时的属性设置是串口编程的关键问题，许多串口通信时的错误都与串口的设置相关，所以编程时应特别注意这些设置，最常见的设置包括波特率、奇偶校验和停止位以及流控制等。
在Linux中，串口被作为终端I/O，它的参数设置需要使用struct termios结构体，这个结构体在termio.h文件中定义，且应在程序中包含这个头文件。
typedef unsigned char cc_t ;
typedef unsigned int speed_t ;
typedef unsigned int tcflag_t ;
struct termios
{
tcflag_t c_iflag ; /*输入模式标志*/
tcflag_t c_oflag ; /*输出模式标志*/
tcflag_t c_cflag ; /*控制模式标志*/
tcflag_t c_lflag ; /*本地模式标志*/
tcflag_t c_line ; /*行规程类型，一般应用程序不使用*/
cc_t c_cc[NCC]; /*控制字符*/
speed_t c_ispeed ; /*输入数据波特率*/
speed_t c_ospeed ; /*输出数据波特率*/
};
串口的设置主要是设置这个结构体的各成员值，然后利用该结构体将参数传给硬件驱动程序。在Linux中，串口以串行终端的方式进行处理，因而，可以使用tcgetattr()/tcsetattr()函数获取/设置串口的参数。
int tcgetattr( int fd, struct termios *termios_p );
int tcsetattr( int fd, int optional_actions , struct termios *termios_p );
这两个参数都有一个批向termios结构体的指针作为参数，用于返回当前终端的属性或设置该终端的属性。参数fd就是用open()函数打开的终端文件句柄，而串口就是用open()打开的串口设备文件句柄。tcsetattr()函数的optional_action参数用于指定新设定的参数起作用的时间，其设定值可以为：
TCSANOW 改变立即生效
TCSADRAIN 在所有的输出都被传输后改变生效，适用于更改影响输出参数的情况。
TCSAFLUSH 在所有输出都被传输后改变生效，丢弃所有末读入的输入（清空输入缓 存）。
（1）设置波特率
使用cfsetospeed()/cfsetispeed()函数设置波特率，它们分别用于在termios结构体中设置输出和输入的波特率。设置波特率可以使用波特率常数，其定义为字母“B＋速率”，如B19200就是波特率为19200bps，B115200就是波特率为115200bps。
int cfsetispeed( struct termios *termios_p, speed_t speed ); //speed为波特率常数
int cfsetospeed( struct termios *termios_p, speed_t speed );
例 ：
cfsetispeed( ttys0_opt, B115200 );
cfsetospeed( ttys0_opt, B115200 );
（2）设置控制模式标志
控制模式标志c_cflag主要用于设置串口对DCD信号状态检测、硬件流控制、字符位宽、停止位和奇偶校验等，常用标志位如下：
CLOCAL 忽略DCD信号，若不使用MODEM，或没有串口没有CD脚就设置此标志
CREAD 启用接收装置，可以接收字符
CRTSCTS启用硬件流控制，对于许多三线制的串不应使用，需设置～CRTCTS
CSIZE 字符位数掩码，常用CS8
CSTOPB 使用两个停止位，若用一位应设置～CSTOPB
PARENB 启用奇偶校验
例如，下面的代码将串口设置为忽略DCD信号，启用接收装置，关闭硬件流控制，传输数据时使用8位数据位和一位停止位（8N1），不使用奇偶校验。
struct temios ttys0
ttyso_opt.c_cflag |= CLOCAL | CREAD ; //将CLOCAL与CREAD位设置为1
ttys0_opt.c_cflag &= ~CRTSCTS ; //将硬件流控制位CRTSCTS清0，其他位不变
ttys0_opt.c_cflag &＝ ～CSIZE ； //清除数据位掩码
ttys0_opt.c_cflag |= CS8 ; //设置8位数据位标志CS8
ttys0_opt.c_cflag &= ~(PARENB|CSTOPB);//使用1位停止位，停用奇偶校验
（3）设置本地模式标志
本地模式标志c_lflag主要用于设置终端与用户的交互方式，常见的设置标志位有ICAN－ON，ECHO和ECHOE等。其中，ICANON标志位用于实现规范输入，即read()读到行结束符后返回，常用于终端的处理；若串口用于发送/接收数据，则应清除此标志，使用非规范模式(raw mode)。非规范模式中，输入数据不组成行，不处规范模式中的特殊字符。在规范模式中，当设置ECHO标志位时，用户向终端输入的字符将被回传给用户；当设置ECHOE标志位时，用户输入退格键时，则回传“退格－空格－退格”序列给用户，使得退格键覆盖的字符从显示中消失，这样更符合用户的习惯（若未设置此标志，输入退格键时，则光标回退一个字符，但原有的字符未从显示中消失）。
（4）设置输入模式标志
输入模式标志c_iflag主要用于控制串口的输入特性，常用的设置有IXOFF和IXON，分别用于软件流控制。其中，IXOFF用于防止输入缓冲区溢出；IXON则是在输入数据中识别软件流控制标志。由于许多嵌入式系统无法使用硬件流控制，因此，只能使用软件流控制数据传输的速度，但是，它可能降低串口数据传输效率。启用软件流控制的代码如下：
ttys0_opt.c_iflag |= IXOFF|IXON ;
（5）设置输出模式标志
输出模式标志c_oflag主要用于对串口在规范模式时输出的特殊字符处理，而对非规范模式无效。
（6）设置控制字符
在非规范模式中，控制字符数组c_cc[]中的变量c_cc[VMIN]和c_cc[VTIME]用于设置read()返回前读到的最少字节数和读超时时间，其值分为四种情况：
(a)c_cc[VMIN]＞0，c_cc[VTIME]>0
读到一个字节后，启动定时器，其超时时间为c_cc[VTIME],read()返回的条件为至少读到c_cc[VMIN]个字符或定时器超期。
(b)c_cc[VMIN]>0, c_cc[VTIME] ==0
只要读到数据的字节数大于等于c_cc[VMIN]，则read()返回；否则，将无限期阻塞等待。
(c)c_cc[VMIN] == 0, c_cc[VTIME]>0
只要读到数据，则read()返回；若定时器超期（定时时间c_cc[VTIME]）却未读到数据，则read()返回0；
(d)c_cc[VMIN] == 0, c_cc[VTIME] == 0
若有数据，则read()读取指定数量的数据后返回；若没有数据，则read()返回0；
在termios结构体中填写完这些参数后，接下来就可以使用tcsetattr()函数设置串口的属性。
tcsetattr( fd, &old_opt ); //将原有的设置保存到old_opt，以便程序结束后恢复
tcsetattr( fd, TCSANOW, &ttsy0_opt );
3、清空发送/接收缓冲区
为保证读/写操作不被串口缓冲区中原有的数据干拢，可以在读/写数据前用tcflush()函数清空串口发送/接收缓冲区。tcflush()函数的参数可为：
TCIFLUSH 清空输入队列
TCOFLUSH 清空输出队列
TCIOFLUSH 同时清空输入和输出队列
4、从串口读写数据
串口的数据读/写与普通文件的读/写一样，都是使用read()/write()函数实现。
n = write( fd, buf, len ); //将buf中len个字节的数据从串口输出，返回输出的字节数
n = read( fd, buf, len ); //从串口读入len个字节的数据并放入buf, 返回读取的字节数
5、关闭串口
关闭串口的操作很简单，将打开的串口设备文件句柄关闭即可。
close(fd);
参数设置程序如下：
int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
struct termios options;
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) {
perror("SetupSerial 1");
return(CHK_ERR);
}
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 (CHK_ERR);
}
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 (CHK_ERR);
}
/* 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 (CHK_ERR);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n') options.c_iflag |= INPCK;
//清bit位 关闭字符映射 0x0a 0x0d
options.c_iflag &= ~(INLCR|ICRNL);
//清bit位 关闭流控字符 0x11 0x13
options.c_iflag &= ~(IXON);
//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
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 (CHK_ERR);
}
return (CHK_OK);
}
