Linux串口编程实战：实现功能的正确姿势-猿码集

1. Linux串口编程简介

Linux操作系统是一款开放源代码的操作系统，具有高度的可定制性。Linux串口编程是在Linux系统中通过串口与外部设备进行数据交互的一种编程方式。串口通信是一种实时性较强的通信方式，常用于嵌入式系统、工控系统等领域。

1.1 串口的基本概念

串口（Serial Port）是一种通过串行方式传输数据的接口，它使用单根数据线传输数据。串口通信包括发送和接收两个方向的通信，通信的基本单位是字符，通过发送和接收一系列字符来完成数据传输。

1.2 Linux下的串口设备文件

在Linux系统中，串口设备以文件的形式存在于/dev目录下，以tty开头命名，如/dev/ttyS0代表第一个串口设备。通过对串口设备文件进行操作，可以实现对串口的读写操作。

2. Linux串口编程的实战

2.1 打开串口

要进行串口编程，首先需要打开串口设备。可以使用open()函数打开串口设备文件，该函数返回一个文件描述符，用于后续的读写操作。


#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
int open_serial_port(const char *device)
{
    int fd;
    fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd == -1) {
        // 打开串口失败，进行相应处理
    }
    return fd;
}

上述代码通过open()函数打开串口设备文件，并指定相关的打开选项。其中，O_RDWR表示以读写方式打开，O_NOCTTY表示不将串口设备作为控制终端，O_NDELAY表示非阻塞方式打开。

2.2 配置串口

打开串口后，需要对串口进行相应的配置，包括波特率、数据位、校验位、停止位等。可以使用tcgetattr()和tcsetattr()函数来获取和设置串口的属性。


#include<termios.h>
int set_serial_port(int fd, int baudrate)
{
    struct termios options;
    if (tcgetattr(fd, &options) != 0) {
        // 获取串口属性失败，进行相应处理
    }
    cfsetispeed(&options, baudrate);
    cfsetospeed(&options, baudrate);
    options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
    options.c_cflag &= ~CSIZE;
    options.c_cflag |= CS8;
    options.c_cflag &= ~PARENB;
    options.c_cflag &= ~CSTOPB;
    options.c_cc[VTIME] = 0;
    options.c_cc[VMIN] = 1;
    tcflush(fd, TCIOFLUSH);
    if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &options) != 0) {
        // 设置串口属性失败，进行相应处理
    }
    return 0;
}

上述代码通过tcgetattr()函数获取当前串口属性，然后通过设置相关标志位和参数来配置串口属性，并使用tcsetattr()函数将新的属性设置到串口设备上。

2.3 读写串口数据

配置好串口后，就可以通过read()和write()函数进行串口数据的读写操作。read()函数可以从串口读取数据，write()函数可以向串口写入数据。


#include<unistd.h>
ssize_t read_serial_port(int fd, void *buf, size_t count)
{
    ssize_t ret;
    ret = read(fd, buf, count);
    if (ret == -1) {
        // 读取串口数据失败，进行相应处理
    }
    return ret;
}
ssize_t write_serial_port(int fd, const void *buf, size_t count)
{
    ssize_t ret;
    ret = write(fd, buf, count);
    if (ret == -1) {
        // 向串口写入数据失败，进行相应处理
    }
    return ret;
}

通过read_serial_port()函数从串口读取数据，将数据存储到buf中；通过write_serial_port()函数向串口写入数据，将数据从buf中写入串口。

3. 实现功能的正确姿势

3.1 串口通信的数据格式

在进行串口通信时，需要定义数据格式，包括数据位、校验位和停止位。根据具体的应用需求，正确设置数据格式是实现功能的关键。

例如，如果需要以9600bps的波特率，8个数据位，无校验位和1个停止位进行通信，可以使用下面的代码进行设置：


set_serial_port(fd, B9600);

通过调用set_serial_port()函数，将波特率设置为B9600，数据位设置为8，校验位和停止位设置为默认值。

3.2 温度读取功能的实现

假设需要通过串口读取温度传感器的数据，并将温度值显示出来。可以使用如下的代码实现：


unsigned char buffer[16];
int temperature;
while (1) {
    read_serial_port(fd, buffer, sizeof(buffer));
    temperature = buffer[0] + buffer[1] * 256;
    temperature = temperature * 0.6;
    printf("Temperature: %d\n", temperature);
    sleep(1);
}

上述代码通过read_serial_port()函数从串口读取数据，将数据存储到buffer中。假设温度数据占用两个字节，通过将buffer中的两个字节按照高位在前的方式组合成一个整数，可以得到温度值。最后，乘以系数0.6来转换为实际的温度值，并通过printf()函数将温度值打印出来。

4. 总结

本文介绍了Linux串口编程的基本概念和实战步骤。通过打开串口、配置串口属性、读写串口数据，可以实现与外部设备的数据交互。正确设置串口数据格式和实现具体的功能，可以根据需求进行相应的调整和扩展。通过学习和掌握Linux串口编程的正确姿势，可以更好地实现串口通信功能。

Linux串口编程实战：实现功能的正确姿势