Linux串口通信
时间：2019-09-11 09:00:01
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[导读]1 概述这儿说的串口包括两种，232和485。其实，二者没有本质的区别，驱动都是一样的，只是232是双工，而485是半双工。所以，485在正常情况下出于接收状态，一旦需要发送数据时，需要设置对于的IO
1 概述
这儿说的串口包括两种，232和485。其实，二者没有本质的区别，驱动都是一样的，只是232是双工，而485是半双工。
所以，485在正常情况下出于接收状态，一旦需要发送数据时，需要设置对于的IO的状态，使其出于发送状态。
除此，没有太多区别。下面已485为例具体总结。
2 打开串口
"/dev/s3c2410_serial0"：是串口设备名
O_RDWR：以可读可写的方式打开
O_NOCTTY：不是控制终端控制的程序，否则，任何输入都会影响该程序。具体没有测试过，让加就加上呗。
O_NDELAY：不关心DCD信号线状态，即其他端口是否允许。否则，程序会在DCD信号线为低电平时停止。
目前，还不是很明白什么意思。暂时理解为设置为非阻塞状态吧。
3 参数设置
串口的参数放在了结构体struct termios中。
首先，需要获取参数信息。
最后，保存新设置的参数。
3.1 波特率
/*波特率9600*/
cfsetispeed(&options, B9600);
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;
设置数据位之前，必须先设置options.c_cflag &= ~CSIZE;
作用是先屏蔽其他标志，然后修改数据位。
3.3 奇偶校验
/*奇偶校验，无*/
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_iflag &= ~INPCK;
3.4 停止位
/*停止位,1*/
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
3.5 控制设置
/*保证程序不会占用串口，并且可以能够从串口中读取输入数据*/
options.c_cflag |= (CLOCAL|CREAD);
这两个标记必须加上。
3.6 输入输出
options.c_oflag &= ~OPOST;
当OPOST不被使能，c_oflag的其他位也被忽略，效果相当于c_oflag=0
options.c_cc[VTIME] = 0;
options.c_cc[VMIN] = 0;
关于这两项设置，内容挺多的，首先VTIME是设置等待时间，最小单位是0.1s；VMIN是设置等待字符数。
有四种情况，具体如下：
VTIME=0，VMIN=0：read时，有数据就读，没有就立马返回。
VTIME=1，VMIN=0：read时，有数据时就读，读的过程中没有延时。没有数据时，会阻塞0.1s，然后返回。
VTIME=0，VMIN=5：read时，有数据时，读到5个字节，立马返回。没有数据时，会一直阻塞着，非得等到那个字节的到来。
VTIME=1，VMIN=5：read时，有数据是，读到一个字节后，才开始计时，然后，如果时间到或已经读取了5个字节，则返回。
没有数据时，会一直阻塞着等待字符的到来，此时时间不起作用，因为还没有计时。
注意：只有在打开设备时，设置为阻塞，即没有设置O_NONBLOCK或O_NDELAY标志，上面的情况才会有效。
上面的1和5只是为了方便说明而已。总体来说，只要设置了VMIN，在没有数据可读时，就会一直阻塞。
4 读串口
关于读串口，网上说了很多方式，有select查询，软中断等。当然，最终实际去读的都是用read函数。
我采取的方式是先用select查询是否有数据需要读，然后，每次读取一个字节，再去用状态机检查该字节。这样一来，不用考虑
每次读取多少，以及是否读全等问题。代码如下：
目前，不太确定加上select和直接用来read哪个效率高，有没有必要加select。
5 写串口
按说串口的写只是用一个write函数即可实现的。但是，现在是485串口，写串口时，需首先更改串口状态。
下面重点说明一下如何更改串口状态。
5.1 /sys/class/gpio
它是gpio到文件系统的映射，通过操作里面的文件，可以直接操作gpio。
首先，查看系统中有没有/sys/class/gpio目录。
如果没有，需要在配置内核时加上Device Drivers —> GPIO Support —> /sys/class/gpio/。
5.2 文件介绍
该目录下有export和unexport两个可写文件和其他的类似gpiochip146的软连接。
export：通知系统需要导出控制的GPIO引脚编号。
unexport：通知系统取消导出。
gpiochip146：保存系统中GPIO寄存器的信息。该目录在/sys/devices/virtual/gpio/gpiochip146
目录下有label、base、ngpio、subsystem、uevent。代表的意义如下：
label：设备信息，如cat label，得到的是GPH2
base：设备所管理的gpio初始编号，如cat base，得到的是146
ngpio：设备所管理的gpio总是，如cat ngpio，得到的是8，
即该gpiochip146管理从146到153这8个gpio接口
subsystem：符号链接，指向父目录
uevent：内核与udev(自动设备发现程序)之间的通信接口
5.3 导出GPIO接口
首先，需要计算出引脚编号。
引脚编号 = 控制引脚的寄存器基数 + 控制引脚寄存器位数
该引脚即是控制485状态转换的引脚。根据具体的硬件连接来定，我的是146。
fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
write(fd, "146", 3);
导出成功后，会在当前目录下生成新的目录gpio146。
5.4 gpio146
该目录下会有几个个文件，其中有value、direction和active_low
direction：具有读写属性，控制GPIO接口的输入输出方向。
如果将"out"写入该文件，该GPIO接口为输出状态；
如果将"in"写入该文件，该GPIO接口为输入状态；
如果将"high"写入该文件，那么在将GPIO接口置为输出状态的同时，也将value的值置为"1"；
如果将"low"写入value
当GPIO的方向为输入时，可以通过v文件，那么在将GPIO接口置为输出状态的同时，将"0"写入value文件。
通过对direction文件的读操作还可以判断当前GPIO接口的输入/输出状态("in"/"out")。
value：具有读写属性，表示当前GPIO接口的电平状态。
当GPIO的方向为输入时，可以通过value读出当前GPIO接口的电平状态高低("1"/"0"，均以ASCII码表示)；
当GPIO方向为输出时，可以向该文件写入"1"/"0"，控制当前GPIO接口的高/低电平。
active_low：具有读写属性，值为"0"或"1"，用于决定value中的值是否进行翻转。
当值为"0"时，value中的"0"表示低电平，"1"表示高电平；
当值为"1"时，value中的"1"表示低电平，"0"表示高电平。
5.5 输出
设置引脚为输出方向。
fd = open("/sys/class/gpio/gpio146/direction", O_WRONLY);
write(fd, "out", 3);
5.6 发送模式
fd = open("/sys/class/gpio/gpio146/value", O_WRONLY);
write(fd, "1", 1);
此处高低根据硬件情况来。
5.7 取消导出
fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);
write(fd, "146", 3);
5.8 接收模式
发送完之后，需等待一会，然后再设置成接收模式。
这个时间我暂时设置成usleep(1000*len);
len：发送数据的长度。
fd = open("/sys/class/gpio/gpio146/value", O_WRONLY);
write(fd, "0", 1);
6 总结
232的操作比这简单，写时不需要再通过GPIO来更改状态了。
这儿说的串口包括两种，232和485。其实，二者没有本质的区别，驱动都是一样的，只是232是双工，而485是半双工。
所以，485在正常情况下出于接收状态，一旦需要发送数据时，需要设置对于的IO的状态，使其出于发送状态。
除此，没有太多区别。下面已485为例具体总结。
2 打开串口
fd = open("/dev/s3c2410_serial0", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
if (fd < 0)
{
perror("rs485: open 485 device");
return -1;
}"/dev/s3c2410_serial0"：是串口设备名
O_RDWR：以可读可写的方式打开
O_NOCTTY：不是控制终端控制的程序，否则，任何输入都会影响该程序。具体没有测试过，让加就加上呗。
O_NDELAY：不关心DCD信号线状态，即其他端口是否允许。否则，程序会在DCD信号线为低电平时停止。
目前，还不是很明白什么意思。暂时理解为设置为非阻塞状态吧。
3 参数设置
串口的参数放在了结构体struct termios中。
首先，需要获取参数信息。
struct termios options;
if(tcgetattr( fd,&options) != 0)
{
perror("tcgetattr");
return -1;
}最后，保存新设置的参数。
tcflush(fd,TCIFLUSH);
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("tcsetattr");
return -1;
}3.1 波特率
/*波特率9600*/
cfsetispeed(&options, B9600);
cfsetospeed(&options, B9600);
3.2 数据位
/*数据位8*/options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;
设置数据位之前，必须先设置options.c_cflag &= ~CSIZE;
作用是先屏蔽其他标志，然后修改数据位。
3.3 奇偶校验
/*奇偶校验，无*/
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_iflag &= ~INPCK;
3.4 停止位
/*停止位,1*/
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
3.5 控制设置
/*保证程序不会占用串口，并且可以能够从串口中读取输入数据*/
options.c_cflag |= (CLOCAL|CREAD);
这两个标记必须加上。
3.6 输入输出
options.c_oflag &= ~OPOST;
当OPOST不被使能，c_oflag的其他位也被忽略，效果相当于c_oflag=0
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
3.7 等待时间
/*设置等待时间*/options.c_cc[VTIME] = 0;
options.c_cc[VMIN] = 0;
关于这两项设置，内容挺多的，首先VTIME是设置等待时间，最小单位是0.1s；VMIN是设置等待字符数。
有四种情况，具体如下：
VTIME=0，VMIN=0：read时，有数据就读，没有就立马返回。
VTIME=1，VMIN=0：read时，有数据时就读，读的过程中没有延时。没有数据时，会阻塞0.1s，然后返回。
VTIME=0，VMIN=5：read时，有数据时，读到5个字节，立马返回。没有数据时，会一直阻塞着，非得等到那个字节的到来。
VTIME=1，VMIN=5：read时，有数据是，读到一个字节后，才开始计时，然后，如果时间到或已经读取了5个字节，则返回。
没有数据时，会一直阻塞着等待字符的到来，此时时间不起作用，因为还没有计时。
注意：只有在打开设备时，设置为阻塞，即没有设置O_NONBLOCK或O_NDELAY标志，上面的情况才会有效。
上面的1和5只是为了方便说明而已。总体来说，只要设置了VMIN，在没有数据可读时，就会一直阻塞。
4 读串口
关于读串口，网上说了很多方式，有select查询，软中断等。当然，最终实际去读的都是用read函数。
我采取的方式是先用select查询是否有数据需要读，然后，每次读取一个字节，再去用状态机检查该字节。这样一来，不用考虑
每次读取多少，以及是否读全等问题。代码如下：
timeout.tv_sec = 0;
timeout.tv_usec = 10000;
FD_ZERO(&readfd);
FD_SET(fd,&readfd);
ret=select(fd+1,&readfd,NULL,NULL,&timeout);
if(ret > 0)
{
if(FD_ISSET(fd,&readfd))
{
ret = read(fd, &cmd, 1);
if(ret > 0)
{
/*有信息，则去处理信息*/
}
}
}目前，不太确定加上select和直接用来read哪个效率高，有没有必要加select。
5 写串口
按说串口的写只是用一个write函数即可实现的。但是，现在是485串口，写串口时，需首先更改串口状态。
下面重点说明一下如何更改串口状态。
5.1 /sys/class/gpio
它是gpio到文件系统的映射，通过操作里面的文件，可以直接操作gpio。
首先，查看系统中有没有/sys/class/gpio目录。
如果没有，需要在配置内核时加上Device Drivers —> GPIO Support —> /sys/class/gpio/。
5.2 文件介绍
该目录下有export和unexport两个可写文件和其他的类似gpiochip146的软连接。
export：通知系统需要导出控制的GPIO引脚编号。
unexport：通知系统取消导出。
gpiochip146：保存系统中GPIO寄存器的信息。该目录在/sys/devices/virtual/gpio/gpiochip146
目录下有label、base、ngpio、subsystem、uevent。代表的意义如下：
label：设备信息，如cat label，得到的是GPH2
base：设备所管理的gpio初始编号，如cat base，得到的是146
ngpio：设备所管理的gpio总是，如cat ngpio，得到的是8，
即该gpiochip146管理从146到153这8个gpio接口
subsystem：符号链接，指向父目录
uevent：内核与udev(自动设备发现程序)之间的通信接口
5.3 导出GPIO接口
首先，需要计算出引脚编号。
引脚编号 = 控制引脚的寄存器基数 + 控制引脚寄存器位数
该引脚即是控制485状态转换的引脚。根据具体的硬件连接来定，我的是146。
fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
write(fd, "146", 3);
导出成功后，会在当前目录下生成新的目录gpio146。
5.4 gpio146
该目录下会有几个个文件，其中有value、direction和active_low
direction：具有读写属性，控制GPIO接口的输入输出方向。
如果将"out"写入该文件，该GPIO接口为输出状态；
如果将"in"写入该文件，该GPIO接口为输入状态；
如果将"high"写入该文件，那么在将GPIO接口置为输出状态的同时，也将value的值置为"1"；
如果将"low"写入value
当GPIO的方向为输入时，可以通过v文件，那么在将GPIO接口置为输出状态的同时，将"0"写入value文件。
通过对direction文件的读操作还可以判断当前GPIO接口的输入/输出状态("in"/"out")。
value：具有读写属性，表示当前GPIO接口的电平状态。
当GPIO的方向为输入时，可以通过value读出当前GPIO接口的电平状态高低("1"/"0"，均以ASCII码表示)；
当GPIO方向为输出时，可以向该文件写入"1"/"0"，控制当前GPIO接口的高/低电平。
active_low：具有读写属性，值为"0"或"1"，用于决定value中的值是否进行翻转。
当值为"0"时，value中的"0"表示低电平，"1"表示高电平；
当值为"1"时，value中的"1"表示低电平，"0"表示高电平。
5.5 输出
设置引脚为输出方向。
fd = open("/sys/class/gpio/gpio146/direction", O_WRONLY);
write(fd, "out", 3);
5.6 发送模式
fd = open("/sys/class/gpio/gpio146/value", O_WRONLY);
write(fd, "1", 1);
此处高低根据硬件情况来。
5.7 取消导出
fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);
write(fd, "146", 3);
5.8 接收模式
发送完之后，需等待一会，然后再设置成接收模式。
这个时间我暂时设置成usleep(1000*len);
len：发送数据的长度。
fd = open("/sys/class/gpio/gpio146/value", O_WRONLY);
write(fd, "0", 1);
6 总结
232的操作比这简单，写时不需要再通过GPIO来更改状态了。
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