「Linux下的串口库编程研究」-猿码集

1. 串口概述

串口是一种计算机的通信接口，可以用于连接各种外部设备。在Linux系统下，处理串口通信需要使用串口库。串口库是一个标准的C语言库，可以在Linux下编写程序访问串口。

1.1 串口基础

在计算机中，串行口（Serial Port）是一类I/O（输入/输出）接口，用于通过串行通道来传输二进制数据。串口以比特为基本单位来传输数据，因此称为串行口。

串口常用于连接各种外部设备，例如：鼠标、打印机、调制解调器、网络交换机等等。串口的传输速度通常比较慢，但是具有简单、可靠、稳定等优点。

1.2 串口物理接口

串行口通常使用RS-232、RS-422或RS-485标准来描述物理连接，这些标准定义了信号电平、传输速率、数据格式、控制信号等相关规范。在Linux系统下，通常使用RS-232接口来实现串口通信。

2. 串口库编程基础

串口库的主要功能包括：设置串口参数、打开串口、读取串口数据、写入串口数据、关闭串口等操作。在Linux系统下，串口库的主要接口函数为open()、close()、read()、write()、ioctl()等等。

2.1 串口库函数使用

要使用串口库，需要在程序中包含以下头文件：


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <errno.h>

其中，termios.h头文件中包含了串口库的相关定义和接口函数。

接下来就可以使用open()函数打开串口：


int fd;
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (fd < 0) {
    perror("open error");
    exit(1);
}

其中，/dev/ttyS0指代了要打开的串口设备，打开串口的方式为O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY。

接下来，就可以使用read()和write()函数来读取和写入串口数据：


int nread;
char buf[512];
nread = read(fd, buf, sizeof(buf));
if (nread < 0) {
    perror("read error");
    exit(1);
}
int nwrite;
char buf[] = "hello";
nwrite = write(fd, buf, strlen(buf));
if (nwrite < 0) {
    perror("write error");
    exit(1);
}

在使用read()和write()函数读取和写入串口数据之前，需要使用以下代码设置串口属性：


struct termios options;
tcgetattr(fd, &options);
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
options.c_oflag &= ~OPOST;
options.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);
options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;
options.c_cc[VMIN] = 1;
options.c_cc[VTIME] = 0;
cfsetspeed(&options, B9600);
tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

其中，tcgetattr()函数用于获取当前串口属性，cfsetspeed()函数用于设置串口速率，tcsetattr()函数用于设置串口属性。

3. 串口库编程注意事项

在使用串口库编程时，需要注意以下事项：

3.1 串口缓冲区

串口与计算机之间的通信需要进行数据缓冲，以避免数据丢失。因此，在使用串口库编程时，需要使用额外的缓冲区变量来存储读取和写入的数据。

在读取串口数据时，需要注意清空缓冲区，以避免读取到之前的数据。例如：


char buf[512];
memset(buf, 0, sizeof(buf));
nread = read(fd, buf, sizeof(buf));

3.2 串口属性设置

在使用串口库编程时，需要使用以下代码来设置串口属性：


struct termios options;
tcgetattr(fd, &options);
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
options.c_oflag &= ~OPOST;
options.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);
options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;
options.c_cc[VMIN] = 1;
options.c_cc[VTIME] = 0;
cfsetspeed(&options, B9600);
tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

其中，CLOCAL表示忽略调制解调器线路，CREAD表示允许读取数据，CS8表示使用8位数据位，B9600表示波特率为9600。

3.3 错误处理

在使用串口库编程时，需要注意错误处理。例如，在打开串口时，如果打开失败，可以使用perror()函数打印错误信息，如下所示：


int fd;
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (fd < 0) {
    perror("open error");
    exit(1);
}

在操作串口时，如果读取或写入失败，也可以使用perror()函数打印错误信息。

4. 总结

本文主要介绍了Linux下的串口库编程，包括串口的概述、串口库函数的使用、注意事项等。在使用串口库编程时，需要注意清空缓冲区、设置串口属性和错误处理等问题，以确保程序稳定、可靠。

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