linux uart应用开发（ttyS*设备）《Rice linux 学习开发》

写这篇文章的原因：因为在linux开发串口应用的时候，遇到了问题，让遇到相同问题的人少走点弯路：

①读串口数据的时，需要接受换行符才能返回。

②接受数据时，一个字节一个字节的返回。无法接受完多个字节在返回。

对于 linux的开发板来说，串口的驱动是不需要我们去开发，我目前是在内核4.9上开发，只需要修改一下设备树就可以了。所以直接对设备文件进访问就可以了。

linux使用串口的方法：

1.串口配置的头文件：

#include  <termios.h>    /*POSIX 终端控制定义*/

2.串口波特率的设置：

修改波特率是使用cfsetispeed()和cfsetospeed()函数来操作。

例如：要将波特率修改为115200：

cfsetispeed(&opts， B115200)；

cfsetospeed(&opts，B115200)；

3.串口属性配置：

串口的属性定义在结构体struct termios，其头文件#include<asm/termbits.h>，结构体定义如下：

#define NCCS 19

struct termios {
    tcflag_t c_iflag;      /* 输入参数 */
    tcflag_t c_oflag;      /* 输出参数 */
    tcflag_t c_cflag;      /* 控制参数*/
    tcflag_t c_lflag;      /* 本地模式 */
    tcflag_t c_ispeed;     /* 输入波特率 */
    tcflag_t c_ospeed;     /* 输出波特率 */
    cc_t c_line;           /* 线控制 */
    cc_t c_cc[NCCS];       /* 控制字符*/
}

对串口属性的获取和设置有两个：

① tcsetattr(int fd, int opt_DE, termios *ptr) ，返回值：成功返回0，失败返回－1。

fd：文件描述符

opt_DE：选项值，可供选择：

（1）TCSANOW： 不等数据传输完毕就立即改变属性

（2）TCSADRAIN：等待所有数据传输结束才改变属性

（3）TCSAFLUSH：清空输入输出缓冲区才改变属性

*ptr：指向termios结构的指针

②tcgetsttr(int fd, termios *ptr)，返回值：成功返回0，失败返回－1。

fd：待操作的文件描述符

*ptr：指向termios结构的指针

4.属性描述：

①：c_iflag:

IGNBRK:忽略输入中的 BREAK 状态。

BRKINT:如果设置了 IGNBRK，将忽略 BREAK。如果没有设置，但是设置了 BRKINT，那么 BREAK 将使得输入和输出队列被刷新，如果终端是一个前台进程组的控制终端，这个进程组中所有进程将收到 SIGINT 信号。如果既未设置IGNBRK 也未设置 BRKINT，BREAK 将视为与 NUL 字符同义，除非设置了 PARMRK，这种情况下它被视为序列 /377 /0 /0。

IGNPAR:忽略桢错误和奇偶校验错。

PARMRK:如果没有设置 IGNPAR，在有奇偶校验错或桢错误的字符前插入 /377 /0。如果既没有设置 IGNPAR 也没有设置PARMRK，将有奇偶校验错或桢错误的字符视为 /0。

INPCK:启用输入奇偶检测。

ISTRIP:去掉第八位。

INLCR:将输入中的 NL 翻译为CR。

IGNCR:忽略输入中的回车。

ICRNL:将输入中的回车翻译为新行 (除非设置了 IGNCR)。

IUCLC:(不属于 POSIX) 将输入中的大写字母映射为小写字母。

IXON:启用输出的 XON/XOFF 流控制。

IXANY:(不属于 POSIX.1；XSI) 允许任何字符来重新开始输出。(?)

IXOFF:启用输入的 XON/XOFF 流控制。

IMAXBEL:(不属于 POSIX) 当输入队列满时响零。Linux 没有实现这一位，总是将它视为已设置。

②c_oflag：

OPOST:启用具体实现自行定义的输出处理。其余 c_oflag 标志常量定义在 POSIX 1003.1-2001 中，除非另外说明。

OLCUC:(不属于 POSIX) 将输出中的小写字母映射为大写字母。

ONLCR:(XSI) 将输出中的新行符映射为回车-换行。

OCRNL:将输出中的回车映射为新行符

ONOCR:不在第 0 列输出回车。

ONLRET:不输出回车。

OFILL:发送填充字符作为延时，而不是使用定时来延时。

OFDEL:(不属于 POSIX) 填充字符是 ASCII DEL (0177)。如果不设置，填充字符则是 ASCII NUL。

NLDLY:新行延时掩码。取值为 NL0 和 NL1。

CRDLY:回车延时掩码。取值为 CR0, CR1, CR2,或 CR3。

TABDLY:水平跳格延时掩码。取值为 TAB0, TAB1, TAB2, TAB3 (或 XTABS)。取值为 TAB3，即 XTABS，将扩展跳格为空格 (每个跳格符填充 8 个空格)。(?)

BSDLY:回退延时掩码。取值为 BS0 或 BS1。(从来没有被实现过)

VTDLY:竖直跳格延时掩码。取值为 VT0 或 VT1。

FFDLY:进表延时掩码。取值为 FF0 或 FF1。

③c_cflag：

CBAUD：(不属于 POSIX) 波特率掩码 (4+1 位)。

CBAUDEX：(不属于 POSIX) 扩展的波特率掩码 (1 位)，包含在 CBAUD 中。

(POSIX 规定波特率存储在 termios 结构中，并未精确指定它的位置，而是提供了函数 cfgetispeed() 和 cfsetispeed() 来存取它。一些系统使用 c_cflag 中 CBAUD 选择的位，其他系统使用单独的变量，例如 sg_ispeed 和 sg_ospeed 。)

CSIZE：字符长度掩码。取值为 CS5, CS6, CS7, 或 CS8。

CSTOPB：设置两个停止位，而不是一个。

CREAD：打开接受者。

PARENB：允许输出产生奇偶信息以及输入的奇偶校验。

PARODD：输入和输出是奇校验。

HUPCL：在最后一个进程关闭设备后，降低 modem 控制线 (挂断)。(?)

CLOCAL：忽略 modem 控制线。

LOBLK：(不属于 POSIX) 从非当前 shell 层阻塞输出(用于 shl )。(?)

CIBAUD：(不属于 POSIX) 输入速度的掩码。CIBAUD 各位的值与 CBAUD 各位相同，左移了 IBSHIFT 位。

CRTSCTS：(不属于 POSIX) 启用RTS/CTS (硬件) 流控制。

④c_lflag：

ISIG：当接受到字符 INTR,QUIT, SUSP, 或 DSUSP 时，产生相应的信号。

ICANON：启用标准模式 (canonical mode)。允许使用特殊字符EOF, EOL, EOL2, ERASE, KILL, LNEXT, REPRINT, STATUS, 和WERASE，以及按行的缓冲。

XCASE：(不属于 POSIX; Linux 下不被支持) 如果同时设置了 ICANON，终端只有大写。输入被转换为小写，除了以 / 前缀的字符。输出时，大写字符被前缀 /，小写字符被转换成大写。

ECHO：回显输入字符。

ECHOE：如果同时设置了 ICANON，字符 ERASE 擦除前一个输入字符，WERASE 擦除前一个词。

ECHOK：如果同时设置了 ICANON，字符 KILL 删除当前行。

ECHONL：如果同时设置了 ICANON，回显字符 NL，即使没有设置 ECHO。

ECHOCTL：(不属于 POSIX) 如果同时设置了 ECHO，除了 TAB, NL, START, 和 STOP 之外的 ASCII 控制信号被回显为 ^X, 这里 X 是比控制信号大0x40 的 ASCII 码。例如，字符 0x08 (BS) 被回显为 ^H。

ECHOPRT：(不属于 POSIX) 如果同时设置了 ICANON 和 IECHO，字符在删除的同时被打印。

ECHOKE：(不属于 POSIX) 如果同时设置了 ICANON，回显 KILL 时将删除一行中的每个字符，如同指定了 ECHOE 和ECHOPRT 一样。

DEFECHO：(不属于 POSIX) 只在一个进程读的时候回显。

FLUSHO：(不属于 POSIX; Linux 下不被支持) 输出被刷新。这个标志可以通过键入字符 DISCARD 来开关。

NOFLSH：禁止在产生 SIGINT, SIGQUIT 和 SIGSUSP 信号时刷新输入和输出队列。

TOSTOP：向试图写控制终端的后台进程组发送 SIGTTOU 信号。

PENDIN：(不属于 POSIX; Linux 下不被支持) 在读入下一个字符时，输入队列中所有字符被重新输出。(bash 用它来处理 typeahead)

IEXTEN：启用实现自定义的输入处理。这个标志必须与 ICANON 同时使用，才能解释特殊字符 EOL2，LNEXT，REPRINT 和 WERASE，IUCLC 标志才有效。

⑤c_cc[],数组定义了特殊的控制字符。符号下标 (初始值) 和意义为:

VINTR:(003, ETX, Ctrl-C, or also0177, DEL, rubout) 中断字符。发出 SIGINT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。

VQUIT:(034, FS, Ctrl-/) 退出字符。发出 SIGQUIT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。

VERASE:(0177, DEL, rubout, or 010,BS, Ctrl-H, or also #) 删除字符。删除上一个还没有删掉的字符，但不删除上一个 EOF 或行首。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。

VKILL:(025, NAK, Ctrl-U, or Ctrl-X,or also @) 终止字符。删除自上一个 EOF 或行首以来的输入。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。

VEOF:(004, EOT, Ctrl-D) 文件尾字符。更精确地说，这个字符使得 tty 缓冲中的内容被送到等待输入的用户程序中，而不必等到 EOL。如果它是一行的第一个字符，那么用户程序的 read() 将返回 0，指示读到了 EOF。当设置ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。

VMIN:非 canonical 模式读的最小字符数。

VEOL:(0, NUL) 附加的行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。

VTIME:非 canonical 模式读时的延时，以十分之一秒为单位。

VEOL2:(not in POSIX; 0, NUL) 另一个行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。

VSWTCH:(not in POSIX; not supportedunder Linux; 0, NUL) 开关字符。(只为 shl 所用。)

VSTART:(021, DC1, Ctrl-Q) 开始字符。重新开始被 Stop 字符中止的输出。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。

VSTOP:(023, DC3, Ctrl-S) 停止字符。停止输出，直到键入 Start 字符。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。

VSUSP:(032, SUB, Ctrl-Z) 挂起字符。发送 SIGTSTP 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。

VDSUSP:(not in POSIX; not supportedunder Linux; 031, EM, Ctrl-Y) 延时挂起信号。当用户程序读到这个字符时，发送 SIGTSTP 信号。当设置 IEXTEN 和 ISIG，并且系统支持作业管理时可被识别，不再作为输入传递。

VLNEXT:(not in POSIX; 026, SYN,Ctrl-V) 字面上的下一个。引用下一个输入字符，取消它的任何特殊含义。当设置IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。

VWERASE:(not in POSIX; 027, ETB,Ctrl-W) 删除词。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。

VREPRINT:(not in POSIX; 022, DC2,Ctrl-R) 重新输出未读的字符。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。

VDISCARD:(not in POSIX; not supportedunder Linux; 017, SI, Ctrl-O) 开关：开始/结束丢弃未完成的输出。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。

VSTATUS:(not in POSIX; not supportedunder Linux; status request: 024, DC4, Ctrl-T).

⑥：VIME和VMIN需要配合使用，关系如下：

1、VTIME=0，VMIN=0：此时即使读取不到任何数据，函数read也会返回，返回值是0。

2、VTIME=0，VMIN>0：read调用一直阻塞，直到读到VMIN个字符后立即返回。

3、VTIME>0，VMIN=0：read调用读到数据则立即返回，否则将为每个字符最多等待 VTIME*100ms 时间。

4、VTIME>0，VMIN>0：read调用将保持阻塞直到读取到第一个字符，读到了第一个字符之后开始计时，此后若时间到了VTIME*100ms 或者时间未到但已读够了VMIN个字符则会返回。若在时间未到之前又读到了一个字符(但此时读到的总数仍不够VMIN)则计时重新开始(即每个字符都有VTIME*100ms的超时时间)。

代码例程：

①设置波特率：

void set_baudrate(struct termios *set_serial, unsigned long int baud_rate)
{
    int baud = B115200;
    switch(baud_rate)
    {
        case 2400:
            baud = B2400;
            break;
        case 4800:
            baud = B4800;
            break;
        case 9600:
            baud = B9600;
            break;
        case 19200:
            baud = B19200;
            break;
        case 38400:
            baud = B38400;
            break;
        case 57600:
            baud = B57600;
            break;
        case 115200:
            baud = B115200;
            break;
        default:
            baud = B115200;
            break;
    }
    cfsetispeed(set_serial, baud);
    cfsetospeed(set_serial, baud);
}

②设置数据位：

void set_databits(struct termios *set_serial, unsigned int data_bits)
{
    switch(data_bits)
    {
        case 5:
            set_serial->c_cflag |= CS5;
            break;
        case 6:
            set_serial->c_cflag |= CS6;
            break;
        case 7:
            set_serial->c_cflag |= CS7;
            break;
        case 8:
            set_serial->c_cflag |= CS8;
            break;
        default:
            set_serial->c_cflag |= CS8;
            break;
    }
}

③设置校验位：

void set_parity(struct termios *set_serial, char parity)
{
    switch(parity)
    {
        case 'N':
            set_serial->c_cflag &= ~PARENB;     //no parity check
            break;
        case 'O':
            set_serial->c_cflag |= PARENB;      //odd check
            set_serial->c_cflag &= ~PARODD;
            break;
        case 'E':
            set_serial->c_cflag |= PARENB;      //even check
            set_serial->c_cflag |= PARODD;
            break;
        default:
            set_serial->c_cflag &= ~PARENB;
            break;
    }
}

④停止位：

void set_stopbits(struct termios *set_serial, unsigned int stop_bits)
{
    if(stop_bits == 2)
    {
        set_serial->c_cflag |= CSTOPB;  //2 stop bits
    }
    else
    {
        set_serial->c_cflag &= ~CSTOPB; //1 stop bits
    }
}

⑤串口配置函数：

void set_option(unsigned int baud_rate, unsigned int data_bits, char parity, unsigned int stop_bits)
{
    struct termios opts;
    tcgetattr(m_dev, &opts);

    set_baudrate(&opts, baud_rate);

    opts.c_cflag |= CLOCAL|CREAD;

    set_parity(&opts, parity);
    set_stopbits(&opts, stop_bits);
    set_databits(&opts, data_bits);

    opts.c_cflag &= ~CRTSCTS;

    opts.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); //raw input
    opts.c_oflag &= ~OPOST; // raw output

    opts.c_cc[VTIME]=1;
    opts.c_cc[VMIN]=1023;

    tcsetattr(m_dev, TCSANOW, &opts);
}

⑥发送数据：

int send_data(int fd, const char *data, int datalen)
{
    int len = 0;
    len = write(m_dev, data, datalen);
    if(len == datalen)
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        tcflush(m_dev, TCOFLUSH);
        return -1;
    }
}

7 接收函数：

int receive(int fd, char *data, int datalen)
{
    int read_len;
    if((read_len = read(m_dev, data, datalen))>0)
    {
        return read_len;
    }
    else
    {
        return -1;
    }
}

⑧主函数：

int main( int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    int ret;
    char buff[1024];
    char senddata[] = "uart";

    fd= open("/dev/ttyS2", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
    if(fd <= 0)
    {
        printf("uart open fail\n");
        return -1;
    }
    fcntl(fd, F_SETFL, 0);

    set_option(115200, 8, 'N', 1);


    while (1)
    {
       ret = receive(fd, buff, sizeof(buff));
       buff[ret] = 0;
       printf("receive data : %s\n", buff);

       send_data(fd, senddata, sizeof(senddata));
    }
    close(fd);
    return 0;
}

完整代码：https://download.csdn.net/download/jiafanluo/11231218