關於Linux下串口通信的一點心得
1. 打開串口
與其他的關於設備編程的方法一樣，在 Linux 下，操作、控制串口也是通過操作起設備文件進行的。在 Linux 下，串口的設備文件是 /dev/ttyS0 或 /dev/ttyS1 等。因此要讀些串口，我們首先要打開串口：
char *dev = "/dev/ttyS0"; // 串口 1
int fd = open( dev, O_RDWR );
//| O_NOCTTY | O_NDELAY
if (-1 == fd)
{
perror("Can't Open Serial Port");
return -1;
}
else
return fd;
2. 設置串口速度
打開串口成功後，我們就可以對其進行讀寫了。首先要設置串口的波特率：
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, };
void set_speed(int fd, int speed){
int i;
int status;
struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) {
if (speed == name_arr[i]) {
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
cfsetispeed(&Opt, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&Opt, speed_arr[i]);
status = tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt);
if (status != 0) {
perror("tcsetattr fd");
return;
}
tcflush(fd,TCIOFLUSH);
}
}
}
3. 設置串口信息
這主要包括：數據位、停止位、奇偶校驗位這些主要的信息。
/**
*@brief 設置串口數據位，停止位和效驗位
*@param fd 類型 int 打開的串口文件句柄
*@param databits 類型 int 數據位 取值 爲 7 或者 8
*@param stopbits 類型 int 停止位 取值爲 1 或者 2
*@param parity 類型 int 效驗類型 取值爲 N,E,O,,S
*/
int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
struct termios options;
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) {
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/
options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/
switch (databits) /* 設置數據位數 */
{
case 7:
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size/n"); return (FALSE);
}
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); /* 設置爲奇效驗 */
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'e':
case 'E':
options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* 轉換爲偶效驗 */
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 (FALSE);
}
/* 設置停止位 */
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);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n')
options.c_iflag |= INPCK;
tcflush(fd,TCIFLUSH);
options.c_cc[VTIME] = 0; /* 設置超時 0 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 3");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
在上述代碼中，有兩句話特別重要：
options.c_cc[VTIME] = 0; /* 設置超時 0 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/
這兩句話決定了對串口讀取的函數 read() 的一些功能。我將着重介紹一下他們對 read() 函數的影響。
對串口操作的結構體是
Struct{
tcflag_t c_iflag; /* 輸入模式標記 */
tcflag_t c_oflag; /* 輸出模式標記 */
tcflag_t c_cflag; /* 控制模式標記 */
tcflag_t c_lflag; /* 本地模式標記 */
cc_t c_line; /* 線路規程 */
cc_t c_cc[NCCS]; /* 控制符號 */
} ；
其中 cc_t c_line 只有在一些特殊的系統程序 ( 比如，設置通過 tty 設備來通信的網絡協議 ) 中才會用。在數組 c_cc 中有兩個下標 (VTIME 和 VMIN) 對應的元素不是控制符，並且只是在原始模式下有效。只有在原始模式下，他們決定了 read() 函數在什麼時候返回。在標準模式下，除非設置了 O_NONBLOCK 選項，否則只有當遇到文件結束符或各含的字符都已經編輯完畢後才返回。
控制符 VTIME 和 VMIN 之間有着複雜的關係。 VTIME 定義要求等待的零到幾百號妙的是間量 ( 通常是一個 8位的 unsigned char 變量，取值不能大於 cc_t) 。 VMIN 定義了要求等待的最小字節數 ( 不是要求讀的字節數—— read() 的第三個參數纔是指定要求讀的最大字節數 ) ，這個字節數可能是 0 。
l 如果 VTIME 取 0 ， VMIN 定義了要求等待讀取的最小字節數。函數 read() 只有在讀取了 VMIN 個字節的數據或者收到一個信號的時候才返回。
l 如果 VMIN 取 0 ， VTIME 定義了即使沒有數據可以讀取， read() 函數返回前也要等待幾百毫秒的時間量。這時， read() 函數不需要像其通常情況那樣要遇到一個文件結束標誌才返回 0 。
l 如果 VTIME 和 VMIN 等不取 0 ， VTIME 定義的時當接收到底一個自己的數據後開始計算等待的時間量。如果當調用 read 函數時可以得到數據，計時器馬上開始計時。如果但調用 read 函數時還沒有任何數據可讀，則等接收到底一個字節的數據後，計時器開始計時。函數 read 可能會在讀取到 VMIN 個字節的數據後返回，也可能在計時完畢後返回，這主要取決於哪個條件首先實現。不過函數至少會讀取到一個字節的數據，因爲計時器是在讀取到第一個數據時開始計時的。
l 如果 VTIME 和 VMIN 都取 0 ，即使讀取不到任何數據，函數 read 也會立即返回。同時，返回值 0 表示 read 函數不需要等待文件結束標誌就返回了。
這就是這兩個變量對 read 函數的影響。我使用的讀卡器每次傳送的數據是 13 個字節，一開始，我把它們設置成
options.c_cc[VTIME] = 150
options.c_cc[VMIN] = 0;
結果，每次讀取的信息只有 8 個字節，剩下的 5 個字節要等到下一次打卡時才能收到。就是由於這個原因造成的。根據上面規則的第一條，我把 VTIME 取 0 ， VMIN=13 ，也就是正好等於一次需要接收的字節數。這樣就實現了一次讀取 13 個字節值。同時，得出這樣的結論，如果讀卡器送出的數據爲 n 個字節，那麼就把 VMIN=n ，這樣一次讀取的信息正好爲讀卡器送出的信息，並且讀取的時候不需要進行循環讀取。
4. 讀取數據
有了上面的函數後，我們設置了串口的基本信息，根據我們自己的實際情況，設置了相應的參數，就可以讀取數據了。
void getcardinfo(char *buff){
int fd;
int nread,count=0;
char tempbuff[13];
char *dev = "/dev/ttyS0"; // 串口 1
fd = OpenDev(dev);
set_speed(fd,9600);
if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE) {
printf("Set Parity Error/n");
//return -1;
}
while (1) // 循環讀取數據
{
count=0;
//sleep(5000);
while(1)
{
if((nread = read(fd, tempbuff, 13))>0)
{
//printf("/nLen %d/n",nread);
memcpy(&buff[count],tempbuff,nread);
count+=nread;
}
if(count==13)
{
buff[count+1] = '/0';
//printf( "/n%s", buff);
break;
}
}
//break;
}
//return buff;
close(fd);
pthread_exit(NULL);
//close(fd);
// exit (0);
}
這是我原來的程序，其實把 VMIN 設置以後，可以改成：
void getcardinfo(char *buff){
int fd;
int nread,count=0;
char tempbuff[13];
char *dev = "/dev/ttyS0"; // 串口 1
fd = OpenDev(dev);
set_speed(fd,9600);
if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE) {
printf("Set Parity Error/n");
//return -1;
}
nread = read(fd, buff, 13)
close(fd);
}
5. 程序完整代碼：
#include <stdio.h> /* 標準輸入輸出定義 */
#include <stdlib.h> /* 標準函數庫定義 */
#include <unistd.h> /*Unix 標準函數定義 */
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> /* 文件控制定義 */
#include <termios.h> /*PPSIX 終端控制定義 */
#include <errno.h> /* 錯誤號定義 */
#define FALSE -1
#define TRUE 0
/**
*@brief 設置串口通信速率
*@param fd 類型 int 打開串口的文件句柄
*@param speed 類型 int 串口速度
*@return void
*/
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, };
void set_speed(int fd, int speed){
int i;
int status;
struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) {
if (speed == name_arr[i]) {
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
cfsetispeed(&Opt, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&Opt, speed_arr[i]);
status = tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt);
if (status != 0) {
perror("tcsetattr fd");
return;
}
tcflush(fd,TCIOFLUSH);
}
}
}
/**
*@brief 設置串口數據位，停止位和效驗位
*@param fd 類型 int 打開的串口文件句柄
*@param databits 類型 int 數據位 取值 爲 7 或者 8
*@param stopbits 類型 int 停止位 取值爲 1 或者 2
*@param parity 類型 int 效驗類型 取值爲 N,E,O,,S
*/
int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
struct termios options;
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) {
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/
options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/
switch (databits) /* 設置數據位數 */
{
case 7:
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size/n"); return (FALSE);
}
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); /* 設置爲奇效驗 */
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'e':
case 'E':
options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* 轉換爲偶效驗 */
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 (FALSE);
}
/* 設置停止位 */
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);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n')
options.c_iflag |= INPCK;
tcflush(fd,TCIFLUSH);
options.c_cc[VTIME] = 0; /* 設置超時 15 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 3");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
/**********************************************************************
代碼說明：使用串口一測試的，發送的數據是字符，
但是沒有發送字符串結束符號，所以接收到後，後面加上了結束符號
**********************************************************************/
/*********************************************************************/
int OpenDev(char *Dev)
{
int fd = open( Dev, O_RDWR );
//| O_NOCTTY | O_NDELAY
if (-1 == fd)
{
perror("Can't Open Serial Port");
return -1;
}
else
return fd;
}
void getcardinfo(char *buff){
int fd;
int nread,count=0;
char tempbuff[13];
char *dev = "/dev/ttyS0"; // 串口 1
fd = OpenDev(dev);
set_speed(fd,9600);
if (set_Parity(fd,8,1,'N') == FALSE) {
printf("Set Parity Error/n");
//return -1;
}
while (1) // 循環讀取數據
{
count=0;
//sleep(5000);
while(1)
{
if((nread = read(fd, tempbuff, 13))>0)
{
//printf("/nLen %d/n",nread);
memcpy(&buff[count],tempbuff,nread);
count+=nread;
}
if(count==13)
{
buff[count+1] = '/0';
//printf( "/n%s", buff);
break;
}
}
//break;
}
//return buff;
close(fd);
pthread_exit(NULL);
//close(fd);
// exit (0);
}