i.MX6UL RS232串口通信程序
目標：瞭解i.MX6UL如何使用串口進行數據通信。
功能：使用串口進行自定義的數據收發，並把收發數據實時在顯示屏上顯示，實現一個嵌入式上運行的，簡單的串口調試助手。
RS232是工業控制上用得比較多的一種通信方式，TQ-i.MX6UL底板引出了8個串口（含命令調試口），各個串口的硬件電路圖，請查看官方開發資料。以下是各個串口的描述。
UART1：調試串口，Debug口，三線（RX, TX, GND），RS232電平。
UART2：與RS485複用，默認RS485通信，用作串口時，4線（5V, TXD, RXD, GND）TTL電平。
UART3：無複用，可選3線（RX, TX, GND）RS232電平或4線（5V, TXD, RXD, GND）TTL電平。
UART4：無複用，可選3線（RX, TX, GND）RS232電平或4線（5V, TXD, RXD, GND）TTL電平。
UART5：無複用，可選3線（RX, TX, GND）RS232電平或4線（5V, TXD, RXD, GND）TTL電平。
UART6：無複用，僅支持4線（5V, TXD, RXD, GND）TTL電平。
UART7：與網口2複用，默認爲網口2，用作串口時，4線（5V, TXD, RXD, GND）TTL電平。
UART8：與網口2複用，默認爲網口2，用作串口時，4線（5V, TXD, RXD, GND）TTL電平。
由此可見，TQ-i.MX6UL某些串口與其他外設接口進行了複用設計，除了調試串口（UART1）外，其他所有串口均支持TTL電平輸出（需要更改某些電阻）。我們選擇無複用功能的RS232串口（UART3, UART4, UART5）進行實驗。
軟件開發篇：
由於 i.MX6UL開發板運行的是QT4.8，不支持QT自帶的串口類庫，QT5以上才支持自帶串口類。因此，開發QT5以下的串口應用時，需要藉助第三方的串口類，可以通過以下的鏈接下載：https://sourceforge.net/projects/qextserialport/files/
最新的版本爲：qextserialport-1.2win-alpha.zip
在Linux下進行串口應用開發，需要用到以下6個文件：
如果在Windows下只需將posix_qextserialport.cpp/posix_qextserialport.h 換爲 win_qextserialport.cpp/win_qextserialport.h即可。
1、先用Qt Creator構建一個工程，命名爲：004_uart_test，關於如何構建工程，請參考“第一個嵌入式QT應用程序”的具體內容。
2、雙擊打開“widget.ui”文件，構建界面，構建後的界面如下圖所示：
界面描述：
PORT：指定需要打開的串口，目前提供 ttySAC1 - ttySAC5。表示UART2 - UART6
BAUDRATE：提供 2400/4800/9600/19200/38400/115200 這幾種波特率。
【程序默認8位數據位，1位停止位，無校驗位，無流控的設置方式（可通過代碼修改）。】
OPEN：設置好串口的工作參數後，點擊“OPEN”打開串口。
TX_CLEAR按鈕和RX_CLEAR按鈕：清空接收和發送的顯示區域。
send_data按鈕：點擊一次，則通過串口發送一次固定數據。
3、爲了方便配置和操作串口讀寫，我們可以把串口相關的操作（配置，讀/寫串口緩衝區）封裝成一個類：Uart_Test，這個類包含了打開和關閉串口的方法，讀/寫串口緩衝區的方法，類的具體內容如下所示。
class Uart_Test : public QWidget
{
Q_OBJECT
public:
Uart_Test();
~Uart_Test();
bool open_serial_port(QString port,QString baud);
bool close_serial_port(void);
void write_serial_port(char *p_data,int len);
void write_serial_port(QByteArray arr);
signals:
void read_serial_signals(QByteArray arr);
private slots:
void slot_read_serial_port();
private:
QString port_name;
BaudRateType baudrate;
QTimer *recv_timeout_timer;
Posix_QextSerialPort *serial_port;
QByteArray recv_data;
BaudRateType get_baudrate(QString baudrate);
unsigned int serial_port_recv_len;
};
4、串口類中的bool open_serial_port(QString port,QString baud)，具體實現如下：
bool Uart_Test::open_serial_port(QString port,QString baud)
{
this->port_name = QString("/dev/")+port;
this->baudrate = get_baudrate(baud);
//以查詢的方式打開串口
serial_port = new Posix_QextSerialPort(port_name,QextSerialBase::Polling);
if(serial_port->open(QIODevice::ReadWrite))
{
serial_port->setBaudRate(baudrate);
serial_port->setDataBits(DATA_8);
serial_port->setParity(PAR_NONE);
serial_port->setStopBits(STOP_1);
serial_port->setFlowControl(FLOW_OFF);
serial_port->setTimeout(1);
recv_timeout_timer = new QTimer();
//設置100ms的定時器，以查詢的方式去讀取串口數據
connect( recv_timeout_timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(slot_read_serial_port()));
recv_timeout_timer->start(100);
return true;
}
return false;
}
重點：由於第三方的串口類庫qextserialport在Linux環境下，不支持以事件方式（EventDriven）去讀取串口數據（windows下則同時支持EventDriven和Polling）。所以，Linux環境下，串口需要配置爲Polling的工作方式，並且開啓一個週期定時器，去讀取串口數據。
（最新的QT5版本添加了串口的操作類QSerialPort，支持事件觸發。但目前TQ-i.MX6UL僅支持QT4.8，後續待開發板的QT版本更新後，會同步更新串口通信程序。）
5、串口數據讀寫函數void slot_read_serial_port() 和 void write_serial_port(QByteArray arr)的具體實現如下所示：
void Uart_Test::write_serial_port(QByteArray arr)
{
if(serial_port->isOpen())
{
serial_port->write(arr);
}
}
void Uart_Test::slot_read_serial_port()
{
if(serial_port->bytesAvailable() > 0)
{
recv_data.clear();
recv_data = serial_port->readAll(); //讀取串口緩衝區的所有數據
emit read_serial_signals(recv_data); //發送信號，這個信號會在Widget類的構造函數中，與數據處理函數綁定
}
}
重點：由於串口數據是通過定時器查詢的方式讀取，並且一次性讀取所有數據。因此，每次串口有數據到達，可能會出現數據粘包或分包的情況。對於此類情況，建議使用自定義報文的方式，定義數據報文的幀頭和幀尾，並使用環形隊列處理方式。每次保證接收到完整的數據報文後，再進行數據處理。實驗中爲了簡化工程量，所以並沒有採用以上方式。
6、在Widget類的構造函數中，我們定義一個Uart_Test的類對象uart_test。並且通過connect函數把對象uart_test裏面的信號void read_serial_signals(QByteArray arr) 與串口數據處理的槽函數void slot_serialport_data_process(QByteArray arr)進行綁定。當串口有數據到達時，可以通過該槽函數進行處理。
Widget::Widget(QWidget *parent) :
QWidget(parent),
ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
ui->pushButton_open_uart->setCheckable(false);
uart_test = new Uart_Test(); //構建一個uart_test對象
connect(uart_test, SIGNAL(read_serial_signals(QByteArray)), this, SLOT(slot_serialport_data_process(QByteArray))); //綁定串口數據處理的槽函數
}
7、在槽函數void slot_serialport_data_process(QByteArray arr)裏，我們把串口接收的數據顯示出來，當然，也可以處理其他事務。
void Widget::slot_serialport_data_process(QByteArray arr)
{
char data_out[1024];
memset(data_out,0x00,sizeof(data_out));
byte_to_str(arr.data(),data_out,arr.length());
display_uart_rx_data(QString(data_out));
}
8、點擊send_data按鈕，則通過串口發送固定數據，send_data按鈕的具體實現如下所示：
void Widget::on_pushButton_send_data_clicked()
{
uart_test->write_serial_port((char*)"helloworld\n",sizeof("helloworld\n"));
display_uart_tx_data(QString("helloworld"));
}
所有代碼編寫完成，下載到TQ-i.MX6UL，運行應用程序，可以看到如下效果。我們使用UART3（ttySAC2）與電腦進行串口數據收發，其他串口操作類似。