Linux应用之串口编程

/声明：本人只是见到这篇文章对我帮助很大才转载的，但是这个完整的程序里面本来有语法错误的，现在让我改过来了/Author:tiger-johnWebSite:blog.csdn.net/tigerjbEmail：jibo.tiger@gmail.comUpdate-Time: 2011年2月14日星期一Tiger声明：本人鄙视直接复制本人文章而不加出处的个人或团体，但不排斥别人转载tiger-jo

路过的小熊~

4945人浏览 · 2021-12-30 14:51:18

路过的小熊~ · 2021-12-30 14:51:18 发布

/声明：本人只是见到这篇文章对我帮助很大才转载的，但是这个完整的程序里面本来有语法错误的，现在让我改过来了/

Author :tiger-john
WebSite :blog.csdn.net/tigerjb

Email ：jibo.tiger@gmail.com

Update-Time : 2011年2月14日星期一

Tiger声明：本人鄙视直接复制本人文章而不加出处的个人或团体，

但不排斥别人转载tiger-john的文章，只是请您注明出处并和本人

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前面已经提到过Linux下皆为文件，这当然也包括我们今天的主角àUART0串口。因此对他的一切操作都和文件的操作一样（涉及到了open,read,write,close等文件的基本操作）。

一．Linux下的串口编程又那几部分组成

打开串口
串口初始化
读串口或写串口
关闭串口

二．串口的打开

既然串口在linux中被看作了文件，那么在对文件进行操作前先要对其进行打开操作。

1.在Linxu中，串口设备是通过串口终端设备文件来访问的，即通过访问/dev/ttyS0,/dev/ttyS1,/dev/ttyS2这些设备文件实现对串口的访问。

2.调用open()函数来代开串口设备，对于串口的打开操作，必须使用O_NOCTTY参数。

l O_NOCTTY:表示打开的是一个终端设备，程序不会成为该端口的控制终端。如果不使用此标志，任务一个输入(eg:键盘中止信号等)都将影响进程。

l O_NDELAY:表示不关心DCD信号线所处的状态（端口的另一端是否激活或者停止）。

3.打开串口模块有那及部分组成

1>调用open()函数打开串口，获取串口设备文件描述符

2>获取串口状态，判断是否阻塞

3>测试打开的文件描述符是否为终端设备

4程序:

/*****************************************************************

名称： UART0_Open
功能：打开串口并返回串口设备文件描述
入口参数： fd :文件描述符 port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
出口参数：正确返回为1，错误返回为0

*****************************************************************/

int UART0_Open(int fd,char* port)

{

  fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);

  if (FALSE == fd)

         {

                perror("Can't Open Serial Port");

                return(FASLE);

         }

//判断串口的状态是否为阻塞状态

if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0)

  {

         printf("fcntl failed!/n");

       return(FALSE);

  }

else

{

   printf("fcntl=%d/n",fcntl(fd, F_SETFL,0));

}

//测试是否为终端设备

if(0 == isatty(STDIN_FILENO))

  {

         printf("standard input is not a terminal device/n");

    return(FALSE);

  }

else

  {

       printf("isatty success!/n");

  }

printf(“fd->open=%d/n”,fd);

return fd;

}

三．串口的初始化

在linux中的串口初始化和前面的串口初始化一样。需要设置串口波特率，数据流控制，帧的格式(即数据位个数，停止位，校验位,数据流控制)
串口初始化模块有那几部分组成：

1>.设置波特率

2>设置数据流控制

2>设置帧的格式(即数据位个数，停止位，校验位)

John哥说明：

1>设置串口参数时要用到termios结构体,因此先要通过函数

tcgettattr(fd,&options)获得串口指向termios结构的指针。

2>通过cfsetispeed函数和cfsetospeed函数用来设置串口的输入/输出波特率。一般情况下，输入和输出波特率相等的。

3>设置数据位可以通过修改termios机构体中c_flag来实现。其中CS5,CS6,CS7,CS8对应数据位的5，6，7，8。在设置数据位时，必须要用CSIZE做位屏蔽。

4>数据流控制是使用何种方法来标志数据传输的开始和结束。

5>在设置完波特率，数据流控制，数据位，校验位，停止位，停止位后，还要设置最小等待时间和最小接收字符。

6>在完成配置后要通过tcsetattr()函数来激活配置。

3.程序：

/*******************************************************************

名称： UART0_Set
功能：设置串口数据位，停止位和效验位
入口参数： fd 串口文件描述符

                         speed      串口速度

                         flow_ctrl  数据流控制

                      databits   数据位   取值为 7 或者8

                      stopbits   停止位   取值为 1 或者2

                      parity     效验类型 取值为N,E,O,,S

*出口参数：正确返回为1，错误返回为0

*******************************************************************/

int UART0_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)

{

  int   i;

     int   status;

     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 };

     

struct termios options;



/*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数，并将它们保存于options,该函数,还可以测试配置是否正确，该串口是否可用等。若调用成功，函数返回值为0，若调用失败，函数返回值为1.

*/

if  ( tcgetattr( fd,&options)  !=  0)

   {

      perror("SetupSerial 1");    

      return(FALSE); 

   }



//设置串口输入波特率和输出波特率

for ( i= 0;  i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);  i++)

            {

          if  (speed == name_arr[i])

          {       

                      cfsetispeed(&Options, speed_arr[i]); 

                      cfsetospeed(&Options, speed_arr[i]);  

          }

   }     



//修改控制模式，保证程序不会占用串口

options.c_cflag |= CLOCAL;

//修改控制模式，使得能够从串口中读取输入数据

options.c_cflag |= CREAD;



//设置数据流控制

switch(flow_ctrl)

{

  

   case 0 ://不使用流控制

          options.c_cflag &= ~CRTSCTS;

          break;   

  

   case 1 ://使用硬件流控制

          options.c_cflag |= CRTSCTS;

          break;

   case 2 ://使用软件流控制

          options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;

          break;

}

//设置数据位

options.c_cflag &= ~CSIZE; //屏蔽其他标志位

switch (databits)

{  

   case 5    :

                 options.c_cflag |= CS5;

                 break;

   case 6    :

                 options.c_cflag |= CS6;

                 break;

   case 7    :    

             options.c_cflag |= CS7;

             break;

   case 8:    

             options.c_cflag |= CS8;

             break;  

   default:   

             fprintf(stderr,"Unsupported data size/n");

             return (FALSE); 

}

//设置校验位

switch (parity)

{  

   case 'n':

   case 'N': //无奇偶校验位。

             options.c_cflag &= ~PARENB; 

             options.c_iflag &= ~INPCK;    

             break; 

   case 'o':  

   case 'O'://设置为奇校验    

             options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); 

             options.c_iflag |= INPCK;             

             break; 

   case 'e': 

   case 'E'://设置为偶校验  

             options.c_cflag |= PARENB;       

             options.c_cflag &= ~PARODD;       

             options.c_iflag |= INPCK;       

             break;

   case 's':

   case 'S': //设置为空格 

             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);

}



//修改输出模式，原始数据输出

options.c_oflag &= ~OPOST;



//设置等待时间和最小接收字符

options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */  

options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */



//如果发生数据溢出，接收数据，但是不再读取

tcflush(fd,TCIFLUSH);



//激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中）

if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)  

{

           perror("com set error!/n");  

   return (FALSE); 

}

return (TRUE);

}

/*******************************************************************

名称： UART0_Init()
功能：串口初始化
入口参数： fd 文件描述符
```
          speed     串口速度
```

                         flow_ctrl   数据流控制

          databits    数据位   取值为 7 或者8

                      stopbits   停止位   取值为 1 或者2

                      parity     效验类型 取值为N,E,O,,S

出口参数：正确返回为1，错误返回为0

*******************************************************************/

int UART0_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint databits,int stopbits,int parity)

{

int err;

//设置串口数据帧格式

if (UART0_Set(fd,115200,0,8,1,'N') == FALSE)

{                                                     

    return FALSE;

}

else

{

           return  TRUE;

    }

}

注：

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/

四．串口的读写函数：

读写串口是通过使用read函数和write函数来实现的。

```
程序
```

/*******************************************************************

名称： UART0_Recv
功能：接收串口数据
入口参数： fd :文件描述符

                         rcv_buf     :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中

                         data_len    :一帧数据的长度

出口参数：正确返回为1，错误返回为0

*******************************************************************/

int UART0_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)

{

int len,fs_sel;

fd_set fs_read;



struct timeval time;



FD_ZERO(&fs_read);

FD_SET(fd,&fs_read);



time.tv_sec = 10;

time.tv_usec = 0;



//使用select实现串口的多路通信

fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);

if(fs_sel)

   {

          len = read(fd,data,data_len);

          return len;

   }

else

   {

          return FALSE;

   }

}

/*******************************************************************

名称： UART0_Send
功能：发送数据
入口参数： fd :文件描述符

                         send_buf    :存放串口发送数据

                         data_len    :一帧数据的个数

出口参数：正确返回为1，错误返回为0

*******************************************************************/

int UART0_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)

{

int len = 0;



len = write(fd,send_buf,data_len);

if (len == data_len )

   {

          return len;

   }     

else   

    {

           

            tcflush(fd,TCOFLUSH);

            return FALSE;

    }

}

五．关闭串口

在完成对串口设备的操作后，要调用close函数关闭该文件描述符。

程序：

/******************************************************

名称： UART0_Close
功能：关闭串口并返回串口设备文件描述
入口参数： fd :文件描述符
出口参数： void

*******************************************************************/

void UART0_Close(int fd)

{

close(fd);

}

一．一个完整程序

/Copyright©*******
** 西安邮电学院
** graduate school
** XNMS项目组
** WebSite :blog.csdn.net/tigerjb
**------------------------------------------FileInfo-------------------------------------------------------
** File name: main.c
** Last modified Date: 2011-01-31
** Last Version: 1.0
** Descriptions:
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Created by: 冀博
** Created date: 2011-01-31
** Version: 1.0
** Descriptions: The original version
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Modified by:
** Modified date:
** Version:
** Descriptions:
*******************************************************************/

//串口相关的头文件
#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*/
#include<string.h>
 
 
//宏定义
#define FALSE  -1
#define TRUE   0
 
/*******************************************************************
* 名称：                  UART0_Open
* 功能：                打开串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数：        fd    :文件描述符     port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数：        正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART0_Open(int fd,char* port)
{
   
         fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
         if (FALSE == fd)
                {
                       perror("Can't Open Serial Port");
                       return(FALSE);
                }
     //恢复串口为阻塞状态                               
     if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0)
                {
                       printf("fcntl failed!\n");
                     return(FALSE);
                }     
         else
                {
                  printf("fcntl=%d\n",fcntl(fd, F_SETFL,0));
                }
      //测试是否为终端设备    
      if(0 == isatty(STDIN_FILENO))
                {
                       printf("standard input is not a terminal device\n");
                  return(FALSE);
                }
  else
                {
                     printf("isatty success!\n");
                }              
  printf("fd->open=%d\n",fd);
  return fd;
}
/*******************************************************************
* 名称：                UART0_Close
* 功能：                关闭串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数：        fd    :文件描述符     port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数：        void
*******************************************************************/
 
void UART0_Close(int fd)
{
    close(fd);
}
 
/*******************************************************************
* 名称：                UART0_Set
* 功能：                设置串口数据位，停止位和效验位
* 入口参数：        fd        串口文件描述符
*                              speed     串口速度
*                              flow_ctrl   数据流控制
*                           databits   数据位   取值为 7 或者8
*                           stopbits   停止位   取值为 1 或者2
*                           parity     效验类型 取值为N,E,O,,S
*出口参数：          正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART0_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)
{
   
      int   i;
         int   status;
         int   speed_arr[] = { B115200, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300};
     int   name_arr[] = {115200,  19200,  9600,  4800,  2400,  1200,  300};
         
    struct termios options;
   
    /*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数，并将它们保存于options,该函数还可以测试配置是否正确，该串口是否可用等。若调用成功，函数返回值为0，若调用失败，函数返回值为1.
    */
    if  ( tcgetattr( fd,&options)  !=  0)
       {
          perror("SetupSerial 1");    
          return(FALSE); 
       }
  
    //设置串口输入波特率和输出波特率
    for ( i= 0;  i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);  i++)
                {
                     if  (speed == name_arr[i])
                            {             
                                 cfsetispeed(&options, speed_arr[i]); 
                                 cfsetospeed(&options, speed_arr[i]);  
                            }
              }     
   
    //修改控制模式，保证程序不会占用串口
    options.c_cflag |= CLOCAL;
    //修改控制模式，使得能够从串口中读取输入数据
    options.c_cflag |= CREAD;
  
    //设置数据流控制
    switch(flow_ctrl)
    {
      
       case 0 ://不使用流控制
              options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
              break;   
      
       case 1 ://使用硬件流控制
              options.c_cflag |= CRTSCTS;
              break;
       case 2 ://使用软件流控制
              options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
              break;
    }
    //设置数据位
    //屏蔽其他标志位
    options.c_cflag &= ~CSIZE;
    switch (databits)
    {  
       case 5    :
                     options.c_cflag |= CS5;
                     break;
       case 6    :
                     options.c_cflag |= CS6;
                     break;
       case 7    :    
                 options.c_cflag |= CS7;
                 break;
       case 8:    
                 options.c_cflag |= CS8;
                 break;  
       default:   
                 fprintf(stderr,"Unsupported data size\n");
                 return (FALSE); 
    }
    //设置校验位
    switch (parity)
    {  
       case 'n':
       case 'N': //无奇偶校验位。
                 options.c_cflag &= ~PARENB; 
                 options.c_iflag &= ~INPCK;    
                 break; 
       case 'o':  
       case 'O'://设置为奇校验    
                 options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); 
                 options.c_iflag |= INPCK;             
                 break; 
       case 'e': 
       case 'E'://设置为偶校验  
                 options.c_cflag |= PARENB;       
                 options.c_cflag &= ~PARODD;       
                 options.c_iflag |= INPCK;      
                 break;
       case 's':
       case 'S': //设置为空格 
                 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);
    }
   
  //修改输出模式，原始数据输出
  options.c_oflag &= ~OPOST;
  
  options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);//我加的
//options.c_lflag &= ~(ISIG | ICANON);
   
    //设置等待时间和最小接收字符
    options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */  
    options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */
   
    //如果发生数据溢出，接收数据，但是不再读取 刷新收到的数据但是不读
    tcflush(fd,TCIFLUSH);
   
    //激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中）
    if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)  
           {
               perror("com set error!\n");  
              return (FALSE); 
           }
    return (TRUE); 
}
/*******************************************************************
* 名称：                UART0_Init()
* 功能：                串口初始化
* 入口参数：        fd       :  文件描述符   
*               speed  :  串口速度
*                              flow_ctrl  数据流控制
*               databits   数据位   取值为 7 或者8
*                           stopbits   停止位   取值为 1 或者2
*                           parity     效验类型 取值为N,E,O,,S
*                      
* 出口参数：        正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART0_Init(int fd, int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)
{
    int err;
    //设置串口数据帧格式
    if (UART0_Set(fd,19200,0,8,1,'N') == FALSE)
       {                                                         
        return FALSE;
       }
    else
       {
               return  TRUE;
        }
}
 
/*******************************************************************
* 名称：                  UART0_Recv
* 功能：                接收串口数据
* 入口参数：        fd                  :文件描述符    
*                              rcv_buf     :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中
*                              data_len    :一帧数据的长度
* 出口参数：        正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART0_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)
{
    int len,fs_sel;
    fd_set fs_read;
   
    struct timeval time;
   
    FD_ZERO(&fs_read);
    FD_SET(fd,&fs_read);
   
    time.tv_sec = 10;
    time.tv_usec = 0;
   
    //使用select实现串口的多路通信
    fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);
    if(fs_sel)
       {
              len = read(fd,rcv_buf,data_len);
	      printf("I am right!(version1.2) len = %d fs_sel = %d\n",len,fs_sel);
              return len;
       }
    else
       {
	      printf("Sorry,I am wrong!");
              return FALSE;
       }     
}
/********************************************************************
* 名称：                  UART0_Send
* 功能：                发送数据
* 入口参数：        fd                  :文件描述符    
*                              send_buf    :存放串口发送数据
*                              data_len    :一帧数据的个数
* 出口参数：        正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART0_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)
{
    int len = 0;
   
    len = write(fd,send_buf,data_len);
    if (len == data_len )
              {
                     return len;
              }     
    else   
        {
               
                tcflush(fd,TCOFLUSH);
                return FALSE;
        }
   
}
 
 
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;                            //文件描述符
    int err;                           //返回调用函数的状态
    int len;                        
    int i;
    char rcv_buf[100];       
    char send_buf[20]="tiger john";
    if(argc != 3)
       {
              printf("Usage: %s /dev/ttySn 0(send data)/1 (receive data) \n",argv[0]);
              return FALSE;
       }
    fd = UART0_Open(fd,argv[1]); //打开串口，返回文件描述符
    do{
                  err = UART0_Init(fd,19200,0,8,1,'N');
                  printf("Set Port Exactly!\n");
       }while(FALSE == err || FALSE == fd);
   
    if(0 == strcmp(argv[2],"0"))
           {
                  for(i = 0;i < 10;i++)
                         {
                                len = UART0_Send(fd,send_buf,10);
                                if(len > 0)
                                       printf(" %d send data successful\n",i);
                                else
                                       printf("send data failed!\n");
                          
                                sleep(2);
                         }
                  UART0_Close(fd);             
           }
    else
           {
                                      
           while (1) //循环读取数据
                  {  
                     len = UART0_Recv(fd, rcv_buf,9);
                     if(len > 0)
                            {
			           rcv_buf[len] = '\0';
                                   printf("receive data is %s\n",rcv_buf);
			           printf("len = %d\n",len);
                            }
                     else
                            {
                                   printf("cannot receive data\n");
                            }
                     sleep(2);
              }            
       UART0_Close(fd); 
           }
}
  
/*********************************************************************                            End Of File                          **
*******************************************************************/