Linux 串口通讯的偶校验实现

1. 什么是偶校验

在串口通讯中，数据的传输往往需要一定的校验方式来确保数据的准确性。偶校验是一种常见的校验方式之一。它通过对数据位中1的个数进行统计，并使得数据位中1的个数总是保持偶数个来实现校验。假设数据位中的1个数为奇数个，那么在传输过程中会在最低有效位（LSB）插入一个校验位，使得数据位加上校验位中的1的个数变成偶数。

2. Linux 串口通讯

Linux操作系统提供了一种方便的方式来进行串口通讯。用户可以使用串口设备文件来访问串口，并进行收发数据的操作。在串口通讯中，必须对数据进行校验以确保数据的正确性，而偶校验是其中一种常用的校验方式。

3. 使用偶校验实现串口通讯

3.1 打开串口

在Linux中，打开串口设备可以使用open()函数来实现。首先需要打开并初始化串口设备：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>
int main()
{
    int fd;
    struct termios oldtio, newtio;
    fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);  // 打开串口设备文件
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    tcgetattr(fd, &oldtio);  // 保存当前串口设备的配置
    memset(&newtio, 0, sizeof(newtio));  // 初始化新的串口配置
    // 配置串口参数，例如波特率、数据位、校验位、停止位等
    newtio.c_cflag = B9600 | CS8 | CLOCAL | CREAD | PARENB | PARODD;
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio);  // 设置新的串口配置
    // 其他串口通讯操作...
    close(fd);  // 关闭串口设备
    return 0;
}

在上述代码中，打开的串口设备文件为"/dev/ttyS0"，可以根据实际情况进行修改。配置串口参数时，设置了波特率为9600，数据位为8位，偶校验位，1个停止位。这里通过PARENB和PARODD两个宏定义来设置偶校验位。最后，使用tcsetattr()函数来将新的串口配置应用到串口设备上。

3.2 发送数据

发送数据时，可以使用write()函数将数据写入串口：

int main()
{
    // ...其他代码...
    char data[] = "Hello, World!";
    int len = strlen(data);
    int n = write(fd, data, len);  // 将数据写入串口
    if (n < 0)
    {
        perror("write");
        exit(1);
    }
    // ...其他代码...
    return 0;
}

在上述代码中，使用write()函数将"Hello, World!"字符串写入串口。write()函数返回实际写入的字节数，用于判断写入是否成功。

3.3 接收数据

接收数据时，可以使用read()函数从串口中读取数据：

int main()
{
    // ...其他代码...
    char buffer[10];
    int n = read(fd, buffer, sizeof(buffer));  // 从串口读取数据
    if (n < 0)
    {
        perror("read");
        exit(1);
    }
    // ...其他代码...
    return 0;
}

在上述代码中，使用read()函数从串口中读取最多10个字节的数据，并存储到buffer数组中。read()函数返回实际读取的字节数，用于判断读取是否成功。

3.4 偶校验实现

在发送数据时，为了实现偶校验，可以通过计算数据位中1的个数来确定要发送的校验位。假设在串口发送前，数据位已经存储在data数组中，可以使用以下代码来实现：

int main()
{
    // ...其他代码...
    int i;
    int data_len = strlen(data);
    int parity = 0;
    for (i = 0; i < data_len; i++)
    {
        if (data[i] & 1)
        {
            parity++;  // 统计数据位中1的个数
        }
    }
    if (parity % 2 == 0)
    {
        data[data_len] = 0;  // 插入一个低有效位为0的校验位
    }
    else
    {
        data[data_len] = 1;  // 插入一个低有效位为1的校验位
    }
    // ...其他代码...
    return 0;
}

在上述代码中，通过遍历数据位中的每一个字节，判断字节的最低有效位是否为1来统计数据位中1的个数。最后，如果1的个数为偶数，则插入一个低有效位为0的校验位；如果1的个数为奇数，则插入一个低有效位为1的校验位。

3.5 验证数据的正确性

在接收数据时，也需要对接收到的数据进行偶校验的验证。可以通过以下代码来实现：

int main()
{
    // ...其他代码...
    int i;
    int data_len = strlen(data);
    int parity = 0;
    for (i = 0; i <= data_len; i++)
    {
        if (data[i] & 1)
        {
            parity++;  // 统计数据位加上校验位中1的个数
        }
    }
    if (parity % 2 == 0)
    {
        printf("校验通过\n");
    }
    else
    {
        printf("校验失败\n");
    }
    // ...其他代码...
    return 0;
}

在上述代码中，通过遍历数据位加上校验位的每一个字节，判断字节的最低有效位是否为1来统计数据位加上校验位中1的个数。最后，如果1的个数为偶数，则校验通过；如果1的个数为奇数，则校验失败。

4. 总结

本文介绍了Linux下串口通讯中使用偶校验的实现方法。通过配置串口参数和使用相应的函数，我们可以方便地在Linux系统中进行串口通讯，并使用偶校验来确保数据的正确性。