Linux设备程序设计（四）------Linux下串口通讯

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://wenku.baidu.com/view/114854b069dc5022aaea00b7.html

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Bint 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)//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;}

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：