Linux串口编程指南详解

1. 了解串口编程

串口编程是指通过串行通信接口（串口）与外部设备进行数据交换的编程方式。在Linux操作系统中，串口设备文件通常位于/dev/tty目录下，例如串口1设备文件为/dev/ttyS0。

串口编程的主要目的是通过设置串口的参数和控制寄存器来实现与外部设备的数据传输和通信。在Linux环境下，C语言是常用的进行串口编程的语言。

1.1 打开串口

要在Linux中打开串口设备，可以使用C语言中的open函数。下面是一个打开串口设备的示例代码：

int fd;
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
if (fd == -1) {
    printf("Error opening serial port\n");
    return -1;
}

在上面的代码中，/dev/ttyS0是要打开的串口设备文件名，O_RDWR和O_NOCTTY是打开串口的模式设置。

1.2 配置串口参数

打开串口后，需要配置串口的参数，包括波特率、数据位、校验位、停止位等。通过设置串口的控制寄存器来实现。下面是一个配置串口参数的示例代码：

struct termios options;
tcgetattr(fd, &options);
cfsetispeed(&options, B9600);  // 设置输入波特率为9600
cfsetospeed(&options, B9600);  // 设置输出波特率为9600
options.c_cflag |= CLOCAL;  // 忽略调制解调器（Modem Control）状态行
options.c_cflag |= CREAD;  // 启用接收器
options.c_cflag &= ~CSIZE;  // 清除数据位设置
options.c_cflag |= CS8;  // 设置数据位为8位
options.c_cflag &= ~PARENB;  // 禁用奇偶校验
options.c_cflag &= ~CSTOPB;  // 设置停止位为1位
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  // 设置为原始模式
tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

在上面的代码中，B9600是设置的波特率，CLOCAL和CREAD是控制寄存器中的标志位，CS8是设置数据位为8位，PARENB和CSTOPB分别是设置奇偶校验和停止位的标志位。

2. Linux串口编程实例

下面通过一个简单的实例来介绍Linux串口编程的应用。我们假设一个外部设备通过串口与计算机通信，发送每秒钟的温度数据。

2.1 打开串口并配置参数

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main() {
    int fd;
    fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (fd == -1) {
        printf("Error opening serial port\n");
        return -1;
    }
    
    struct termios options;
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600);
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= CLOCAL;
    options.c_cflag |= CREAD;
    options.c_cflag &= ~CSIZE;
    options.c_cflag |= CS8;
    options.c_cflag &= ~PARENB;
    options.c_cflag &= ~CSTOPB;
    options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);
    
    // 等待外部设备准备好
    usleep(500000);
    
    return 0;
}

上面的代码中，我们打开了串口设备/dev/ttyS0并配置了串口的参数。为了等待外部设备准备好，我们使用了usleep函数延时500毫秒。

2.2 读取温度数据

ssize_t n;
char buffer[256];
while (1) {
    n = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
    if (n > 0) {
        buffer[n] = '\0';
        float temperature = atof(buffer);
        if (temperature > 0.6) {
            printf("Temperature too high: %.2f\n", temperature);
        } else {
            printf("Temperature: %.2f\n", temperature);
        }
    }
}

上面的代码中，我们使用read函数从串口读取数据，并将读取到的数据转换为浮点数类型的温度值。如果温度超过0.6，则输出“Temperature too high:”和温度值；否则，输出“Temperature:”和温度值。

2.3 关闭串口

close(fd);

最后，需要用close函数关闭串口。

3. 总结

本文简单介绍了Linux串口编程的基本知识，并通过一个实例演示了串口的打开、配置和读取数据操作。通过串口编程，我们可以与外部设备进行数据交互，并根据需要进行相应的处理。

在实际应用中，还可以进一步扩展串口编程的功能，例如发送命令控制外部设备、接收其他类型的数据等。希望本文对您在Linux串口编程方面的学习有所帮助。