文件I/O編程之： 嵌入式Linux串口應用編程

6.4嵌入式Linux串口應用編程

6.4.1串口概述

常見(jiàn)的數據通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種。

n 并行通信是指利用多條數據傳輸線(xiàn)將一個(gè)字數據的各比特位同時(shí)傳送。它的特點(diǎn)是傳輸速度快，適用于傳輸距離短且傳輸速度較高的通信。

n 串行通信是指利用一條傳輸線(xiàn)將數據以比特位為單位順序傳送。特點(diǎn)是通信線(xiàn)路簡(jiǎn)單，利用簡(jiǎn)單的線(xiàn)纜就可實(shí)現通信，降低成本，適用于傳輸距離長(cháng)且傳輸速度較慢的通信。

串口是計算機一種常用的接口，常用的串口有RS-232-C接口。它是于1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì )（EIA）聯(lián)合貝爾系統、調制解調器廠(chǎng)家及計算機終端生產(chǎn)廠(chǎng)家共同制定的用于串行通信的標準，它的全稱(chēng)是“數據終端設備（DTE）和數據通信設備（DCE）之間串行二進(jìn)制數據交換接口技術(shù)標準”。該標準規定采用一個(gè)DB25芯引腳的連接器或9芯引腳的連接器，其中25芯引腳的連接器如圖6.3所示。

圖6.325引腳串行接口圖

S3C2410X內部具有兩個(gè)獨立的UART控制器，每個(gè)控制器都可以工作在Interrupt（中斷）模式或者DMA（直接存儲訪(fǎng)問(wèn)）模式。同時(shí)，每個(gè)UART均具有16字節的FIFO（先入先出寄存器），支持的最高波特率可達到230.4Kbps。UART的操作主要可分為以下幾個(gè)部分：數據發(fā)送、數據接收、產(chǎn)生中斷、設置波特率、Loopback模式、紅外模式以及硬軟流控模式。

串口參數的配置讀者在配置超級終端和minicom時(shí)也已經(jīng)接觸過(guò)，一般包括波特率、起始位比特數、數據位比特數、停止位比特數和流控模式。在此，可以將其配置為波特率115200、起始位1b、數據位8b、停止位1b和無(wú)流控模式。

在Linux中，所有的設備文件一般都位于“/dev”下，其中串口1和串口2對應的設備名依次為“/dev/ttyS0”和“/dev/ttyS1”，而且USB轉串口的設備名通常為“/dev/ttyUSB0”和“/dev/ttyUSB1”（因版本不同該設備名會(huì )有所不同），可以查看在“/dev”下的文件以確認。在本章中已經(jīng)提到過(guò)，在Linux下對設備的操作方法與對文件的操作方法是一樣的，因此，對串口的讀寫(xiě)就可以使用簡(jiǎn)單的read()、write()函數來(lái)完成，所不同的只是需要對串口的其他參數另做配置，下面就來(lái)詳細講解串口應用開(kāi)發(fā)的步驟。

6.4.2串口設置詳解

串口的設置主要是設置structtermios結構體的各成員值，如下所示：

＃includetermios.h>

structtermios

{

unsignedshortc_iflag;/*輸入模式標志*/

unsignedshortc_oflag;/*輸出模式標志*/

unsignedshortc_cflag;/*控制模式標志*/

unsignedshortc_lflag;/*本地模式標志*/

unsignedcharc_line;/*線(xiàn)路規程*/

unsignedcharc_cc[NCC];/*控制特性*/

speed_tc_ispeed;/*輸入速度*/

speed_tc_ospeed;/*輸出速度*/

};

termios是在POSIX規范中定義的標準接口，表示終端設備（包括虛擬終端、串口等）?？谑且环N終端設備，一般通過(guò)終端編程接口對其進(jìn)行配置和控制。在具體講解串口相關(guān)編程之前，先了解一下終端相關(guān)知識。

終端有3種工作模式，分別為規范模式（canonicalmode）、非規范模式（non-canonicalmode）和原始模式（rawmode）。

通過(guò)在termios結構的c_lflag中設置ICANNON標志來(lái)定義終端是以規范模式（設置ICANNON標志）還是以非規范模式（清除ICANNON標志）工作，默認情況為規范模式。

在規范模式下，所有的輸入是基于行進(jìn)行處理。在用戶(hù)輸入一個(gè)行結束符（回車(chē)符、EOF等）之前，系統調用read()函數讀不到用戶(hù)輸入的任何字符。除了EOF之外的行結束符（回車(chē)符等）與普通字符一樣會(huì )被read()函數讀取到緩沖區之中。在規范模式中，行編輯是可行的，而且一次調用read()函數最多只能讀取一行數據。如果在read()函數中被請求讀取的數據字節數小于當前行可讀取的字節數，則read()函數只會(huì )讀取被請求的字節數，剩下的字節下次再被讀取。

在非規范模式下，所有的輸入是即時(shí)有效的，不需要用戶(hù)另外輸入行結束符，而且不可進(jìn)行行編輯。在非規范模式下，對參數MIN（c_cc[VMIN]）和TIME（c_cc[VTIME]）的設置決定read()函數的調用方式。設置可以有4種不同的情況。

n MIN=0和TIME=0：read()函數立即返回。若有可讀數據，則讀取數據并返回被讀取的字節數，否則讀取失敗并返回0。

n MIN>0和TIME=0：read()函數會(huì )被阻塞直到MIN個(gè)字節數據可被讀取。

n MIN=0和TIME>0：只要有數據可讀或者經(jīng)過(guò)TIME個(gè)十分之一秒的時(shí)間，read()函數則立即返回，返回值為被讀取的字節數。如果超時(shí)并且未讀到數據，則read()函數返回0。

n MIN>0和TIME>0：當有MIN個(gè)字節可讀或者兩個(gè)輸入字符之間的時(shí)間間隔超過(guò)TIME個(gè)十分之一秒時(shí)，read()函數才返回。因為在輸入第一個(gè)字符之后系統才會(huì )啟動(dòng)定時(shí)器，所以在這種情況下，read()函數至少讀取一個(gè)字節之后才返回。

按照嚴格意義來(lái)講，原始模式是一種特殊的非規范模式。在原始模式下，所有的輸入數據以字節為單位被處理。在這個(gè)模式下，終端是不可回顯的，而且所有特定的終端輸入/輸出控制處理不可用。通過(guò)調用cfmakeraw()函數可以將終端設置為原始模式，而且該函數通過(guò)以下代碼可以得到實(shí)現。

termios_p->c_iflag=~(IGNBRK|BRKINT|PARMRK|ISTRIP

|INLCR|IGNCR|ICRNL|IXON);

termios_p->c_oflag=~OPOST;

termios_p->c_lflag=~(ECHO|ECHONL|ICANON|ISIG|IEXTEN);

termios_p->c_cflag=~(CSIZE|PARENB);

termios_p->c_cflag|=CS8;

下面講解設置串口的基本方法。設置串口中最基本的包括波特率設置，校驗位和停止位設置。在這個(gè)結構中最為重要的是c_cflag，通過(guò)對它的賦值，用戶(hù)可以設置波特率、字符大小、數據位、停止位、奇偶校驗位和硬軟流控等。另外c_iflag和c_cc也是比較常用的標志。在此主要對這3個(gè)成員進(jìn)行詳細說(shuō)明。c_cflag支持的常量名稱(chēng)如表6.11所示。其中設置波特率宏名為相應的波特率數值前加上‘B’，由于數值較多，本表沒(méi)有全部列出。