Linux C 串口编程基础教程

1. 什么是串口编程

串口编程是指通过串行通信接口（Serial Port Interface）来进行数据传输的编程方式。串口是计算机与外部设备进行通信的一种常用接口。串口通信速度相对较慢，但其可长距离传输，还可与各种设备进行通信，因此在很多嵌入式系统中广泛应用。

串口编程可以与各种外设进行数据收发，实现与其他设备的通信功能。

2. Linux下的串口编程

2.1 打开串口

在Linux下进行串口编程，首先需要打开串口。打开串口可以通过调用系统函数open()来实现：

#include <fcntl.h>  /* 声明打开函数 */
#include <termios.h> /* 声明串口设置结构体 */
int fd;
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
if (fd == -1) {
    /* 打开串口失败 */
    perror("open");
    return -1;
}

2.2 设置串口参数

打开串口后，需要设置串口的参数，包括波特率、数据位、停止位、校验位等。通过调用tcsetattr()函数来设置串口参数：

struct termios options;
/* 获取当前串口参数 */
tcgetattr(fd, &options);
/* 设置波特率为9600 */
cfsetispeed(&options, B9600);
cfsetospeed(&options, B9600);
/* 设置数据位为8位 */
options.c_cflag |= CS8;
/* 设置停止位为1位 */
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
/* 设置校验位为无校验 */
options.c_cflag &= ~PARENB;
/* 设置为原始模式 */
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
options.c_oflag &= ~OPOST;
/* 更新串口参数 */
tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

2.3 读写串口数据

设置好串口参数后，就可以进行数据的读写操作了。通过read()函数从串口读取数据，通过write()函数向串口写入数据：

char buffer[256];
int n;
/* 从串口读取数据 */
n = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
/* 向串口写入数据 */
char *data = "Hello, Serial Port!";
write(fd, data, strlen(data));

3. 应用实例：温度传感器

下面以一个温度传感器为例，演示如何通过串口编程获取温度数据。

3.1 硬件连接

首先，将温度传感器的数据引脚连接到串口的接收引脚（RX）上。

3.2 代码实现

以下是一个简单的示例代码，用于从串口中读取温度数据：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
int main() {
    int fd;
    char buffer[256];
    
    /* 打开串口 */
    fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }
    
    /* 设置串口参数 */
    struct termios options;
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600);
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= CS8;
    options.c_cflag &= ~CSTOPB;
    options.c_cflag &= ~PARENB;
    options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
    options.c_oflag &= ~OPOST;
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);
    
    /* 读取温度数据 */
    int n = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    if (n > 0) {
        /* 处理温度数据 */
        float temperature = atof(buffer); // 将字符串转为浮点数
        if (temperature > 0.6) {
            printf("温度超过0.6°C: %.2f°C\n", temperature);
        } else {
            printf("温度正常: %.2f°C\n", temperature);
        }
    }
    
    /* 关闭串口 */
    close(fd);
    
    return 0;
}

以上代码通过read()函数从串口中读取温度数据，并将其转换为浮点数进行判断。如果温度超过0.6°C，则输出"温度超过0.6°C"，否则输出"温度正常"。

通过上述例子，我们可以看到如何使用Linux C进行串口编程，并实现与外设的数据交互。

4. 总结

本文介绍了Linux C串口编程的基础知识，包括打开串口、设置串口参数和读写串口数据等。通过一个温度传感器的实例，演示了如何通过串口编程获取温度数据。

串口编程在嵌入式领域应用广泛，可以与各种外设进行通信，实现设备之间的数据传输。学习和掌握串口编程对于嵌入式开发者来说是非常重要的。