linux内核 读写串口

一、基础概念

1. 串口（Serial Port）
   • 串口是一种异步传输数据的接口标准。它通过一根线（对于全双工通信可能是两根线）来传输数据位序列。串口通信基于起始位、数据位、奇偶校验位（可选）和停止位的格式。

• Linux内核中的串口驱动
  • 在Linux内核中，有专门的串口驱动程序来管理串口设备。这些驱动负责初始化串口硬件，设置波特率、数据位、停止位等参数，并提供读写接口供用户空间的应用程序使用。

二、相关优势

1. 简单性
   • 串口通信协议相对简单，易于理解和实现。对于一些简单的设备间通信，如传感器与控制器之间的通信，串口是一种很好的选择。

• 通用性
  • 几乎所有的嵌入式系统和计算机系统都支持串口通信，这使得它在不同设备间的连接和通信非常方便。
• 低速通信适用
  • 对于不需要高速数据传输的应用场景，串口能够满足需求，并且由于其简单性，在资源受限的设备（如一些小型嵌入式设备）上也能很好地工作。

三、类型

1. 标准串口（UART - Universal Asynchronous Receiver - Transmitter）
   • 这是最常见的串口类型。它通过内部的发送和接收移位寄存器来实现数据的异步传输。

• RS - 232串口
  • 这是一种基于UART的标准，规定了信号电平、接口连接器等物理特性。它的信号电平范围较大，适合较长距离的通信（相对而言），但容易受到干扰。
• RS - 485串口
  • 支点多节点网络拓扑结构，能够在较长距离（可达千米级）传输数据，并且具有较强的抗干扰能力，常用于工业控制等领域。

四、应用场景

1. 工业控制
   • 用于连接各种工业设备，如PLC（可编程逻辑控制器）、传感器、执行器等。例如，在自动化生产线中，通过串口控制电机的转速或者读取传感器的状态。

• 嵌入式系统开发
  • 在开发小型嵌入式设备时，串口常用于调试目的。开发人员可以通过串口将设备的运行日志输出到计算机上，或者向设备发送控制命令。
• 物联网设备连接
  • 一些简单的物联网设备可能使用串口与其他设备或网关进行通信。比如，一个环境监测传感器通过串口将采集到的温度、湿度数据发送给本地网关。

五、Linux下读写串口示例（以Python为例）

1. 安装pyserial库
   • 在Linux系统中，如果使用Python进行串口操作，首先需要安装pyserial库。可以使用pip install pyserial命令安装。

• 打开串口并设置参数
• 打开串口并设置参数
  • 这里/dev/ttyS0是串口设备文件（不同的系统可能有不同的串口设备名称，如/dev/ttyUSB0等），9600是波特率，timeout = 1设置了读取超时时间为1秒。
• 写入数据到串口
• 写入数据到串口
  • 需要将要发送的字符串编码为字节流后再写入串口。
• 从串口读取数据
• 从串口读取数据
  • 这里read(10)表示读取10个字节的数据，然后解码为字符串并打印出来。
• 关闭串口
• 关闭串口

如果在读写串口过程中遇到问题：

1. 权限问题
   • 可能没有足够的权限访问串口设备文件。可以使用sudo命令来运行程序，或者将当前用户添加到相应的用户组（如dialout组，在很多Linux系统中，该组对串口设备有访问权限）。例如，在终端中执行sudo usermod -aG dialout $USER，然后重新登录使更改生效。

• 设备名称错误
  • 确保使用正确的串口设备名称。可以通过查看/dev目录下的设备文件或者使用dmesg | grep tty命令来确定系统中可用的串口设备。
• 参数不匹配
  • 波特率、数据位、停止位等参数必须与串口另一端设备的设置相匹配，否则会导致通信失败。可以在设备的文档中查找正确的参数设置。