【NanoPi NEO试用体验】linux串口编程-从零开始

通信

本帖最后由 weiyaoxing 于 2016-12-15 12:27 编辑

一、串口知识

串行接口 (SerialInterface) 是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。

1、波特率

表示每秒传输的比特数，串口通信的双方必须保持一致才能通信数据位，若波特率为115200，它表示什么呢？

对于发送断，即每秒钟发送115200bit。

对于接收端，115200波特率意味着串口通信在数据线上的采样率为115200Hz.

2、数据位

这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、6、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。7位或8位数据中不仅仅是数据，还包括开始/停止位，数据位以及奇偶校验位等

3、停止位

用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

4、奇偶校验

一般奇偶校验位的应用是由硬件完成的，软件只需要在初始化的时候对MCU的串口外设设置一下

奇偶校验的形式一般是在数据位后面跟一个奇偶校验位，如果数据位是8位的，那么加上校验位就是9位数据；如果数据位是7位的，那么加上校验位就是8位数据，校验位和数据之间没有任何意义上的关联，它不是数据的一部分，它只是关心数据中的“1”的个数是否为奇数（奇校验），或者偶数（偶校验）。奇校验，奇校验就是控制器在发送的一个字节或者一个数据帧里面含有的“1”的个数进行奇数个的修正调整，这里采用8位数据位+1位奇校验位的形式举个简单的例子，A发送数据0x35到B，后面紧跟一个奇校验位X， 0x35的二进制 = 0011 0101，可以看出8个数据位中一共有4个‘1’，那此时硬件会根据“1”的个数来设置X，这里会将奇校验位X调整为“1”，为什么呢？因为数据位的“1”的个数是偶数，而我们用的是奇校验，所以为了达到有奇数个“1”的目的，调整奇偶校验位X为“1”，那么这9个位发出去就有奇数个“1”啦，当B接收的时候，B的硬件同样会对接收到“数据+X”中“1”的个数进行计数判断，如果是奇数个“1”，则认为数据接收正确，否则认为数据错误。而当A发送数据0x25（ 0010 0101）到B的时候，则X应该就是“0”了，因为要保证发送出去的数据位+X位一共有奇数个“1”。

二、串口编程

串口编程的步骤：

1、打开串口

这里是串口操作需要的一些头文件

#include /*标准输入输出定义*/
#include /*标准函数库定义*/
#include /*Unix 标准函数定义*/
#include
#include
#include /*文件控制定义*/
#include /*PPSIX 终端控制定义*/
#include /*错误号定义*/

复制代码

Linux下一切皆文件，所以串口操作也是对文件进行操作的

Linux的串口文件位于 /dev下的

/dev/ttyS0 /* 串口0 */
/dev/ttyS1 /* 串口1 */

复制代码

这里我们通过标准的文件打开操作尝试打开串口 1

在这之前先建立一个 .c 文件这里是 uatr2.c

#include /*标准输入输出定义*/
#include /*标准函数库定义*/
#include /*Unix 标准函数定义*/
#include
#include
#include /*文件控制定义*/
#include /*PPSIX 终端控制定义*/
#include /*错误号定义*/
int main()
{
int fd;
/*以读写方式打开串口*/
fd = open( "/dev/ttyS1", O_RDWR);
if (-1 == fd)
/* 不能打开串口一*/
perror(" 提示错误！");
else
printf("successn");
close(fd);
}

复制代码

编译 .c 文件

gcc uart2.c -o uart2.o

复制代码

运行

./uart2.o

复制代码

这里输出success 说明串口能成功打开

调用open()函数来代开串口设备，对于串口的打开操作，必须使用O_NOCTTY参数。

O_NOCTTY:表示打开的是一个终端设备，程序不会成为该端口的控制终端。如果不使用此标志，任务一个输入(eg:键盘中止信号等)都将影响进程。

O_NDELAY:表示不关心DCD信号线所处的状态（端口的另一端是否激活或者停止）。

1、串口波特率设置

串口的设置主要是设置 struct termios 结构体的各成员值。

struct termio
{ unsigned short c_iflag; /* 输入模式标志 */
unsigned short c_oflag; /* 输出模式标志 */
unsigned short c_cflag; /* 控制模式标志*/
unsigned short c_lflag; /* local mode flags */
unsigned char c_line; /* line discipline */
unsigned char c_cc[NCC]; /* control characters */
};

复制代码

设置这个结构体很复杂，这里就只说说常见的一些设置：
波特率设置
下面是修改波特率的代码：

struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
cfsetispeed(&Opt,B19200); /*设置为19200Bps*/
cfsetospeed(&Opt,B19200);
tcsetattr(fd,TCANOW,&Opt);

复制代码

设置波特率的例子函数：

/**
*@brief 设置串口通信速率
*@param fd 类型 int 打开串口的文件句柄
*@param speed 类型 int 串口速度
*@return void
*/
int speed_arr[] = { B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300,
B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, };
int name_arr[] = {38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400,
19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, };
void set_speed(int fd, int speed){
int i;
int status;
struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
for ( i= 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) {
if (speed == name_arr[i]) {
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
cfsetispeed(&Opt, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&Opt, speed_arr[i]);
status = tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt);
if (status != 0) {
perror("tcsetattr fd1");
return;
}
tcflush(fd,TCIOFLUSH);
}
}
}

复制代码

3、校验位和停止位的设置
设置效验的函数：

/**
*@brief 设置串口数据位，停止位和效验位
*@param fd 类型 int 打开的串口文件句柄
*@param databits 类型 int 数据位取值为 7 或者8
*@param stopbits 类型 int 停止位取值为 1 或者2
*@param parity 类型 int 效验类型取值为N,E,O,,S
*/
int set_Parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity)
{
struct termios options;
if ( tcgetattr( fd,&options) != 0) {
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}
options.c_cflag &= ~CSIZE;
switch (databits) /*设置数据位数*/
{
case 7:
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data sizen"); return (FALSE);
}
switch (parity)
{
case 'n':
case 'N':
options.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */
options.c_iflag &= ~INPCK; /* Enable parity checking */
break;
case 'o':
case 'O':
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* 设置为奇效验*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'e':
case 'E':
options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* 转换为偶效验*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case 'S':
case 's': /*as no parity*/
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported parityn");
return (FALSE);
}
/* 设置停止位*/
switch (stopbits)
{
case 1:
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
case 2:
options.c_cflag |= CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported stop bitsn");
return (FALSE);
}
/* Set input parity option */
if (parity != 'n')
options.c_iflag |= INPCK;
tcflush(fd,TCIFLUSH);
options.c_cc[VTIME] = 150; /* 设置超时15 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 0; /* Update the options and do it NOW */
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("SetupSerial 3");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}

复制代码

4、读写串口
设置好串口之后，读写串口就很容易了，把串口当作文件读写就是。
发送数据

char buffer[1024];
int Length;
int nByte;nByte = write(fd, buffer ,Length);

复制代码

读取串口数据
使用文件操作read函数读取，如果设置为原始模式(Raw Mode)传输数据，那么read函数返回的字符数是实际串口收到的字符数。
可以使用操作文件的函数来实现异步读取，如fcntl，或者select等来操作。

char buff[1024];
int Len;
int readByte = read(fd,buff,Len);

复制代码

5、关闭串口
关闭串口就是关闭文件。
close(fd);

下面是串口1的一个简单的读取与发送的例子(复制上面的两个函数)

#include /*标准输入输出定义*/
#include /*标准函数库定义*/
#include /*Unix标准函数定义*/
#include /**/
#include /**/
#include /**/
#include /*文件控制定义*/
#include /*PPSIX终端控制定义*/
#include /*错误号定义*/
#define FALSE 0
#define TRUE 1
int OpenDev(char *Dev)
{
int fd = open( Dev, O_RDWR ); //| O_NOCTTY | O_NDELAY
if (-1 == fd) {
perror("Can't Open Serial Port");
return -1;
} else
return fd;
}
/**
*@breif main()
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd , n;
int nread;
char buff[512];
char *dev ="/dev/ttyS1";
fd = OpenDev(dev);
if (fd>0)
set_speed(fd,19200);
else {
printf("Can't Open Serial Port!n");
exit(0);
}
if (set_Parity(fd,8,1,'N')== FALSE) {
printf("Set Parity Errorn");
exit(1);
}
while(1) {
while((nread = read(fd,buff,512))>0) {
printf("nLen %dn",nread);
buff[nread+1]='\0';
printf("n%s",buff);
n = write(fd, "I getr", 5); //如果收到数据则向串口发送I Get
if (n < 0)
fputs("write() of 4 bytes failed!n", stderr);
}
}
close(fd);
exit(0);
}

复制代码

这里我用的是putty，经测试，使用的PL2302 u***转串口会出现不可预知错误的乱码。使用原生的串口则收发正常。

也可以使用命令

echo hello world >/dev/ttyS1

复制代码

向串口一发送数据 hello world

最后附上nanopi的图

本文参考：https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-serials/

李明 · 2016-11-30 17:27:54

谢谢分享，我要学习学习。

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