Linux详细说明串口编程
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- ‘open_port()’ - Open serial port 1
- Returns the file descriptor on success or -1 on error. */
int open_port(void) { int fd; /* File descriptor for the port */
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (fd == -1)
{
/*
* Could not open the port.
*/
perror("open_port: Unable to open /dev/ttyS0 -");
}
else
{
fcntl(fd, F_SETFL, 0);
return (fd);
}
}
打开文件的选项 †
打开串口连接的时候，程序在open函数中除了Read+Write模式以外还指定了两个选项；
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); 标志O_NOCTTY可以告诉UNIX这个程序不会成为这个端口上的“控制终端”。如果不这样做的话，所有的输入，比如键盘上过来的Ctrl+C中止信号等等，会影响到你的进程。而有些程序比如getty(1M/8)则会在打开登录进程的时候使用这个特性，但是通常情况下，用户程序不会使用这个行为。
O_NDELAY标志则是告诉UNIX，这个程序并不关心DCD信号线的状态——也就是不关心端口另一端是否已经连接。如果不指定这个标志的话，除非DCD信号线上有space电压否则这个程序会一直睡眠。
给端口上写数据 †
给端口上写入数据也很简单，使用write(2)系统调用就可以发送数据了：
n = write(fd, "ATZ\r", 4);
if (n < 0)
fputs("write() of 4 bytes failed!\n", stderr); 和写入其他设备文件的方式相同，write函数也会返回发送数据的字节数或者在发生错误的时候返回-1。通常，发送数据最常见的错误就是EIO，当调制解调器或者数据链路将Data Carrier Detect(DCD)信号线弄掉了，就会发生这个错误。而且，直至关闭端口这个情况会一直持续。
从端口上读取数据 †
从串口上读取数据的时候就得耍花招了。因为，如果你在原数据模式(raw data mode)操作端口的话，每个read(2)系统调用都会返回从串口输入缓冲区中实际得到的字符的个数。在不能得到数据的情况下，read(2)系统调用就会一直等着，只到有端口上新的字符可以读取或者发生超时或者错误的情况发生。如果需要read(2)函数迅速返回的话，你可以使用下面这个方式：
fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);
标志FNDELAY可以保证read(2)函数在端口上读不到字符的时候返回0。需要回到正常（阻塞）模式的时候，需要再次在不带FNDELAY标志的情况下调用fcntl(2)函数：
fcntl(fd, F_SETFL, 0);
当然，如果你最初就是以O_NDELAY标志打开串口的，你也可在之后使用这个方法改变读取的行为方式。
关闭串口 †
可以使用close(2)系统调用关闭串口：
close(fd);
关闭串口会将DTR信号线设置成low，这会导致很多调制解调器挂起。
配置串口 †
POSIX终端接口 †
很多系统都支持POSIX终端（串口）接口。程序可以利用这个接口来改变终端的参数，比如，波特率，字符大小等等。要使用这个端口的话，你必须将<termios.h>头文件包含到你的程序中。这个头文件中定义了终端控制结构体和POSIX控制函数。
与串口操作相关的最重要的两个POSIX函数可能就是tcgetattr(3)和tcsetattr(3)。顾名思义，这两个函数分别用来取得设设置终端的属性。调用这两个函数的时候，你需要提供一个包含着所有串口选项的termios结构体：
termios结构体成员
| 成员 | 描述 |
| c_cflag | 控制选项 |
| c_lflag | 行选项 |
| c_iflag | 输入选项 |
| c_oflag | 输出选项 |
| c_cc | 控制字符 |
| c_ispeed | 输入波特率(NEW) |
| c_ospeed | 输出波特率(NEW) |
控制选项 †
通过termios结构体的c_cflag成员可以控制波特率，数据的比特数，parity，停止位和硬件流控制。下面这张表列出了所有可以使用的常数。
c_cflag常数
| 常量 | 描述 |
| CBAUD | Bit mask for baud rate |
| B0 | 0 baud (drop DTR) |
| B50 | 50 baud |
| B75 | 75 baud |
| B110 | 110 baud |
| B134 | 134.5 baud |
| B150 | 150 baud |
| B200 | 200 baud |
| B300 | 300 baud |
| B600 | 600 baud |
| B1200 | 1200 baud |
| B1800 | 1800 baud |
| B2400 | 2400 baud |
| B4800 | 4800 baud |
| B9600 | 9600 baud |
| B19200 | 19200 baud |
| B38400 | 38400 baud |
| B57600 | 57,600 baud |
| B76800 | 76,800 baud |
| B115200 | 115,200 baud |
| EXTA | External rate clock |
| EXTB | External rate clock |
| CSIZE | Bit mask for data bits |
| CS5 | 5 data bits |
| CS6 | 6 data bits |
| CS7 | 7 data bits |
| CS8 | 8 data bits |
| CSTOPB | 2 stop bits (1 otherwise) |
| CREAD | Enable receiver |
| PARENB | Enable parity bit |
| PARODD | Use odd parity instead of even |
| HUPCL | Hangup (drop DTR) on last close |
| CLOCAL | Local line - do not change "owner" of port |
| LOBLK | Block job control output |
| CNEW_RTSCTS/CRTSCTS | Enable hardware flow control (not supported on all platforms) |
在传统的POSIX编程中，当连接一个本地的（不通过调制解调器）或者远程的终端（通过调制解调器）时，这里有两个选项应当一直打开，一个是CLOCAL，另一个是CREAD。这两个选项可以保证你的程序不会变成端口的所有者，而端口所有者必须去处理发散性作业控制和挂断信号，同时还保证了串行接口驱动会读取过来的数据字节。
波特率常数(CBAUD,B9600等等)通常指用到那些不支持c_ispeed和c_ospeed成员的旧的接口上。后面文章将会提到如何使用其他POSIX函数来设置波特率。
千万不要直接用使用数字来初始化c_cflag（当然还有其他标志），最好的方法是使用位运算的与或非组合来设置或者清除这个标志。不同的操作系统版本会使用不同的位模式，使用常数定义和位运算组合来避免重复工作从而提高程序的可移植性。
设置波特率 †
不同的操作系统会将波特率存储在不同的位置。旧的编程接口将波特率存储在上表所示的c_cflag成员中，而新的接口实装则提供了c_ispeed和c_ospeed成员来保存实际波特率的值。
程序中可是使用cfsetospeed(3)和cfsetispeed(3)函数在termios结构体中设置波特率而不用去管底层操作系统接口。下面的代码是个非常典型的设置波特率的例子。
struct termios options;
/*
- Get the current options for the port… */ tcgetattr(fd, &options);
/* * Set the baud rates to 19200... */ cfsetispeed(&options, B19200); cfsetospeed(&options, B19200); /* * Enable the receiver and set local mode... */ options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); /* * Set the new options for the port... */ tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);
函数tcgetattr(3)会将当前串口配置回填到termio结构体option中。然后，程序设置了输入输出的波特率并且将本地模式(CLOCAL)和串行数据接收(CREAD)设置为有效，接着将新的配置作为参数传递给函数tcsetattr(3)。常量TCSANOW标志所有改变必须立刻生效而不用等到数据传输结束。其他另一些常数可以保证等待数据结束或者刷新输入输出之后再生效。
tcsetattr常量
| 常量 | 描述 |
| TCSANOW | Make changes now without waiting for data to complete |
| TCSADRAIN | Wait until everything has been transmitted |
| TCSAFLUSH | Flush input and output buffers and make the change |
不同的系统上可能支持不同的输入输出速度，所以，通过串口连接两台机器或者设备的时候，应该将波特率设置成两者中较小的那个，即MIN(speed1, speed2)。
设置字符大小 †
设置字符大小的时候，这里却没有像设置波特率那么方便的函数。所以，程序中需要一些位掩码运算来把事情搞定。字符大小以比特为单位指定：
options.c_flag &= ~CSIZE; /* Mask the character size bits */ options.c_flag |= CS8; /* Select 8 data bits */
设置奇偶校验 †
与设置字符大小的方式差不多，这里仍然需要组合一些位掩码来将奇偶校验设为有效和奇偶校验的类型。UNIX串口驱动可以生成even，odd和no parity位码。设置space奇偶校验需要耍点小手段。
- No parity (8N1)
options.c_cflag &= ~PARENB options.c_cflag &= ~CSTOPB options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS8;
- Even parity (7E1)
options.c_cflag |= PARENB options.c_cflag &= ~PARODD options.c_cflag &= ~CSTOPB options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS7;
- Odd parity (7O1)
options.c_cflag |= PARENB options.c_cflag |= PARODD options.c_cflag &= ~CSTOPB options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS7;
- Space parity is setup the same as no parity (7S1)
options.c_cflag &= ~PARENB options.c_cflag &= ~CSTOPB options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS8;
设置硬件流控制 †
某些版本的UNIX系统支持通过CTS(Clear To Send)和RTS(Request To Send)信号线来设置硬件流控制。如果系统上定义了CNEW_RTSCTS和CRTSCTS常量，那么很可能它会支持硬件流控制。使用下面的方法将硬件流控制设置成有效：
options.c_cflag |= CNEW_RTSCTS; /* Also called CRTSCTS
将它设置成为无效的方法与此类似：
options.c_cflag &= ~CNEW_RTSCTS;
本地设置 †
本地模式成员变量c_lflag可以控制串口驱动怎样控制输入字符。通常，你可能需要通过c_lflag成员来设置经典输入和原始输入模式。
成员变量c_lflag可以使用的常量
| ISIG | Enable SIGINTR, SIGSUSP, SIGDSUSP, and SIGQUIT signals |
| ICANON | Enable canonical input (else raw) |
| XCASE | Map uppercase \lowercase (obsolete) |
| ECHO | Enable echoing of input characters |
| ECHOE | Echo erase character as BS-SP-BS |
| ECHOK | Echo NL after kill character |
| ECHONL | Echo NL |
| NOFLSH | Disable flushing of input buffers after interrupt or quit characters |
| IEXTEN | Enable extended functions |
| ECHOCTL | Echo control characters as ^char and delete as ~? |
| ECHOPRT | Echo erased character as character erased |
| ECHOKE | BS-SP-BS entire line on line kill |
| FLUSHO | Output being flushed |
| PENDIN | Retype pending input at next read or input char |
| TOSTOP | Send SIGTTOU for background output |
选择经典输入 †
经典输入是以面向行设计的。在经典输入模式中输入字符会被放入一个缓冲之中，这样可以以与用户交互的方式编辑缓冲的内容，直到收到CR(carriage return)或者LF(line feed)字符。
选择使用经典输入模式的时候，你通常需要选择ICANON，ECHO和ECHOE选项：
options.c_lflag |= (ICANON | ECHO | ECHOE);
选择原始输入 †
原始输入根本不会被处理。输入字符只是被原封不动的接收。一般情况中，如果要使用原始输入模式，程序中需要去掉ICANON，ECHO，ECHOE和ISIG选项：
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);