Linux 串口编程：从零开始-猿码集

1. 引言

Linux操作系统是一种开源的操作系统，在嵌入式系统领域有广泛的应用。串口是一种常用的数据传输方式，因此串口编程在Linux系统中具有重要的意义。本文将从零开始介绍Linux串口编程的基本知识和实例，帮助读者了解串口编程的基本原理和应用。

2. 串口基础知识

2.1 串口概述

串口是计算机与外部设备之间进行数据传输的一种方式。串口通信使用一个数据线（TX/RX）进行双向的数据传输，其中TX线用于发送数据，RX线用于接收数据。串口通信的优点是简单，可以通过较长的距离传输数据，适用于各种工业控制设备、嵌入式设备等。

2.2 串口参数

在进行串口编程时，需要设置一些串口参数，包括波特率、数据位、校验位和停止位等。

波特率：波特率指的是每秒钟传输的比特数，常用的波特率有9600、115200等。

数据位：数据位指的是每个字节中实际传输的数据位数，常用的数据位有5、6、7、8等。

校验位：校验位用于检查数据的准确性，常用的校验位有无校验、奇校验和偶校验等。

停止位：停止位用于标识一个数据帧的结束，常用的停止位有1位和2位。

2.3 串口设备文件

在Linux系统中，串口设备以设备文件的形式存在。常见的串口设备文件包括：/dev/ttyS0、/dev/ttyS1等。读写这些设备文件即可进行串口通信。

3. Linux串口编程步骤

下面以C语言为例，介绍Linux串口编程的基本步骤。

3.1 打开串口设备


#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>
int open_serial(const char *dev) {
    int fd = open(dev, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd == -1) {
        perror("open_serial");
        return -1;
    }
    // 设置串口参数
    struct termios options;
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B115200); // 设置输入波特率
    cfsetospeed(&options, B115200); // 设置输出波特率
    options.c_cflag |= CLOCAL; // 忽略调制解调器控制信号
    options.c_cflag |= CREAD; // 启用接收器
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);
    return fd;
}

以上代码通过调用open函数打开串口设备，以读写方式打开，同时指定了一些标志参数（O_NOCTTY表示不将串口设备作为控制终端，O_NDELAY表示非阻塞模式）。然后通过tcgetattr和cfsetispeed等函数设置串口参数。

3.2 读写串口数据


#include <unistd.h>
ssize_t read_serial(int fd, void *buf, size_t count) {
    ssize_t ret = read(fd, buf, count);
    if (ret == -1) {
        perror("read_serial");
        return -1;
    }
    return ret;
}
ssize_t write_serial(int fd, const void *buf, size_t count) {
    ssize_t ret = write(fd, buf, count);
    if (ret == -1) {
        perror("write_serial");
        return -1;
    }
    return ret;
}

通过调用read和write函数，可以分别从串口读取数据和向串口写入数据。这里需要注意的是，读取和写入的数据量要与串口设备的数据位数一致。

3.3 关闭串口设备


#include <unistd.h>
void close_serial(int fd) {
    close(fd);
}

通过调用close函数可以关闭已打开的串口设备。

4. 示例：从串口读取温度数据并显示

下面的示例演示了如何从串口读取温度数据，并将其显示出来。


#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_BUF_SIZE 256
int main() {
    int fd = open_serial("/dev/ttyS0");
    if (fd == -1) {
        return -1;
    }
    char buf[MAX_BUF_SIZE];
    ssize_t n = read_serial(fd, buf, sizeof(buf) - 1);
    if (n == -1) {
        close_serial(fd);
        return -1;
    }
    buf[n] = '\0';
    printf("Temperature: %s\n", buf);
    close_serial(fd);
    return 0;
}

以上示例代码通过调用前面介绍的函数，打开串口设备并读取数据到缓冲区。然后将读取到的数据打印出来。

5. 总结

本文介绍了Linux串口编程的基本知识和步骤，包括串口概述、串口参数、串口设备文件以及读写串口数据的方法。通过示例代码展示了如何从串口读取温度数据并显示出来。希望本文对读者理解和使用Linux串口编程有所帮助。

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