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*********************************************************************************** * 文档名称 :LINUX 下的串口通信编程与调试 * 文档作者 : 熊益铭 (xiongyiming@nari-china.com) * 创建日期 :2005 年 8 月 2 日 * 修订日期 :2005 年 8 月 3 日 * 版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司, 保留所有权利 *********************************************************************************** 目录 1 使用串口的注意点... 1 2 打开串口... 2 3 配置串口... 2 3.1 波特率... 2 3.2 数据位... 3 3.3 校验位... 3 3.4 停止位... 3 4 读串口... 3 5 写串口... 3 6 关闭串口... 3 7 读写的阻塞和非阻塞操作... 4 7.1 阻塞和非阻塞的含义... 4 7.2 如何配置... 4 7.3 read 例外的配置... 4 8 举例说明各种情况... 5 8.1 读写都非阻塞的例子... 5 8.2 写阻塞而读不阻塞的例子... 6 8.3 读写都阻塞的例子... 6 8.4 一个特别的情况... 7 9 推荐的 read 操作... 7 10 编程点滴... 8 源代码参考 192.168.0.26 机器上 F:\linux\example_code\serialcom.c 本文档中灰色部分为源代码 1 使用串口的注意点 Linux: 虚拟机也可以使用串口在 linux 下, 只有用 root 用户才能对串口进行操作首先可以用 linux 命令 minicom 进行调试, 测试串口硬件上是否能够通起来在 Linux 下串口设备作为文件进行操作版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 1 -

串口操作需要的头文件如下 : #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> /*POSIX 终端控制定义 */ #include <errno.h> /* 错误号定义 */ #include <sys/ioctl.h> /* 当调用了 ioctl 函数时 include*/ 2 打开串口在 linux 中串口位于 /dev 下串口一为 /dev/ttys0, 串口二为 /dev/ttys1 打开串口是通过使用标准的文件打开函数操作 : int fd; struct termios options; int brate; fd=open( /dev/ttys0,o_rdwr O_NOCTTY); 3 配置串口打开串口之后, 得到串口的 termios 变量, 然后通过操作它来进行串口的各种属性的配置 struct termios options; tcgetattr(fd,&options); //get termios information bzero(&options,sizeof(struct termios)); 这里清零的作用是保证本次将要进行的配置不会受到串口原来的配置的影响当全部配置完成之后, tcflush(fd,tciflush); //flush both input and output io tcsetattr(fd,tcsanow,&options); //set termios infomation 3.1 波特率 long baudrate=9600; int brate; switch(baudrate) { case 110: brate=b110;break; case 300: brate=b300;break; 版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 2 -

case 600: brate=b600;break; case 1200:brate=B1200;break; case 2400:brate=B2400;break; case 4800:brate=B4800;break; case 9600:brate=B9600;break; case 19200:brate=B19200;break; case 38400:brate=B38400;break; case 57600:brate=B57600;break; default: brate=b115200;break; } cfsetispeed(&options,brate); // 设置波特率的新方法 cfsetospeed(&options,brate); 3.2 数据位 3.3 校验位 3.4 停止位 4 读串口 Ret = read(fd,buffer,nbytes); 5 写串口 ret = write(fd,msg,length); 6 关闭串口 close(fb); 版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 3 -

7 读写的阻塞和非阻塞操作有 2 个可以进行控制的地方 ( 同时控制 read 和 write): 一个是在打开串口的时候,open 函数是否带 O_NDELAY 参数 ; 第二是可以在打开串口之后, 用 fcntl() 函数进行配置 7.1 阻塞和非阻塞的含义 block 情况 : 对于 read,block 指的是当串口输入缓冲区没有数据的时候,read 函数将会阻塞在这里, 一直到串口输入缓冲区中有数据可读取,read 读到了需要的字节数之后, 返回值为读到的字节数, 然后程序才会继续 run 下去对于 write,block 指的是当串口输出缓冲区满, 或者剩下的空间小于将要写入的字节数, 则 write 将阻塞, 一直到串口输出缓冲区中剩下的空间大于等于将要写入的字节数, 执行写入操作, 然后返回写入的字节数, 然后程序才会继续 run 下去 no block 情况 : 对于 read,no block 指的是当串口输入缓冲区没有数据的时候,read 函数立即返回, 返回值为 0 对于 write,no block 指的是当串口输出缓冲区满, 或者剩下的空间小于将要写入的字节数, 则 write 将进行写操作, 写入当前串口输出缓冲区剩下的空间允许的字节数, 然后返回写入的字节数 7.2 如何配置 Block 配置 : fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY); 或者 fcntl(fd,f_setfl,0); no block 配置 : fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY O_NDELAY); 或者 fcntl(fd,f_setfl, FNDELAY); 注意,fcntl() 函数可以在 O_NDELAY 参数使用之后使用, 它会覆盖 open 时候的配置 7.3 read 例外的配置可能有些时候, 进行了上述 block 的配置之后, 会发现 read 函数还是没有 block, 而是立即返回, 这是因为 read 函数不仅仅受上面两个因素影响, 还受下面的两个参数影响 options.c_cc[vmin] 和 options.c_cc[vtime] 不过这两个参数只有当前面两个参数设置为 block 状态下才有效, 否则无效这 2 个参数的默认值为 0 VMIN 是配置 read 函数每次读数据的时候最小读取的字节数 VTIME 是配置 read 函数当没有读到数据的时候, 等待的超时时间 ( 单位为 10ms) 配置方法如下 : 版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 4 -

8 举例说明各种情况 8.1 读写都非阻塞的例子情况 2: fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY);//block fcntl(fd,f_setfl,fndelay);//no block length = strlen( serial ); ret = write(fd, serial, length);// length=6 write() no block, 正常写完后返回值为 6; 不正常时返回值为写入的字节数 ; 没有写入的时候返回值为 -1 read() no block, 当串口输入缓冲区中没有数据的时候, 返回 0 情况 4: fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY O_NDELAY); //no block fcntl(fd,f_setfl,fndelay); //no block ret = write(fd, serial, length); write() no block, 正常写完后返回值为 6; 不正常时返回值为写入的字节数 ; 没有写入的时候返回值为 -1 read() no block, 当串口输入缓冲区中没有数据的时候, 返回 0 情况 5: fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY O_NDELAY); //no block options.c_cc[vmin]=4; 版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 5 -

fcntl(fd,f_setfl,fndelay); //no block ret = write(fd, serial, length); write() no block, 正常写完后返回值为 6; 不正常时返回值为写入的字节数 ; 没有写入的时候返回值为 -1 read() no block, 当串口输入缓冲区中没有数据的时候, 返回 -1 可以看到, 这个时候 options.c_cc[vmin] 和 options.c_cc[vtime] 的配置是不起效果的 8.2 写阻塞而读不阻塞的例子情况 1: fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY);//block fcntl(fd,f_setfl,0);//block ret = write(fd, serial, length); write() block, 直到写完后返回值为 6 read() no block, 当串口输入缓冲区中没有数据的时候, 返回 0 情况 3: fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY O_NDELAY); //no block fcntl(fd,f_setfl,0); //block ret = write(fd, serial, length); write() block, 直到写完后返回值为 6 read() no block, 当串口输入缓冲区中没有数据的时候, 返回 0 8.3 读写都阻塞的例子情况 6: 版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 6 -

fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY O_NDELAY); options.c_cc[vmin]=4; fcntl(fd,f_setfl,0); ret = write(fd, serial, 6); write() block, 正常写完后返回值为 6; 不正常时返回值为写入的字节数 ; 没有写入的时候返回值为 -1 read() block, 当串口输入缓冲区中没有 >=VMIN 个字节数据的时候, 阻塞只有当缓冲中有 >=4 个字节的时候,read 才解除阻塞不过受到 read() 中第 3 个参数控制, 最多一次读取 8 个字节所以 read 的返回值为 4~8 8.4 一个特别的情况情况 7: fd=open(devname,o_rdwr O_NOCTTY O_NDELAY); options.c_cc[vmin]=4; fcntl(fd,f_setfl,0); ret = write(fd, serial, 6); i = read(fd, buffer, 3); write() block, 正常写完后返回值为 6; 不正常时返回值为写入的字节数 ; 没有写入的时候返回值为 -1 read() block, 当串口输入缓冲区中没有 >=VMIN 个字节的时候, 阻塞只有当缓冲中有 >=4 个字节的时候,read 才解除阻塞不过又由于受到 read() 中第 3 个参数控制, 最多一次读取 3 个字节所以当串口输入缓冲区中有 3 个字节时候,read 阻塞, 当串口输入缓冲区中又加入 1 个字节的时候,read 解除阻塞, 返回前面 3 个字节数据, 返回值为 3 9 推荐的 read 操作 Reading data from a port is a little trick. When you operate the port in raw data mode, each read(2) system call will return however many characters are actually available in the serial input buffers. 因为上面的这个原因, 所以推荐在 read 调用之前, 先用 ioctl 函数来查询一下在串口版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 7 -

输入缓冲区中有多少字节数据当字节数为 0 的时候, 不进行 read, 这样就不用再关心 read 操作是否阻塞方式了 int nbytes; ioctl(fd,fionread,&nbytes);// 查询输入缓冲区中的字节数 if(nbytes>0) { nbytes=read(fd,buffer,nbytes); buffer[nbytes]=0; printf(buffer); } return nbytes; 10 编程点滴 Windows 环境下回车 CR 是 0d 0a, 而 linux 下是 0a Linux windows \n 0a 0d 0a \r\n 0d 0a \r od 版权所有 (C) 南瑞集团通信系统分公司 - 8 -