Linux串口应用编程（详细介绍）

1.串口相关操作

在Linux下，除了网络设备，其余的都是文件的形式，串口设备也一样在/dev下。

打开串口:

示例：fd = open("/dev/ttyUSB0",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);

在打开串口时，除了需要用到 O_RDWR (可读写)选项标志外，

O_NOCTTY：告诉 Linux “本程序不作为串口的‘控制终端’”。如果不使用该选项，会有一些输入字符影响进程运行（如一些产生中断信号的键盘输入字符等）。

O_NDELAY：标志则是告诉Linux,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。

关闭串口：

close(fd);

读写串口：

与普通文件一样，使用read，write函数。
示例：read(fd,buff,8);
write(fd,buff,8);

2.串口属性设置

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。

termios 结构体：

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struct termios {
tcflag_t c_cflag 　　 /* 控制标志
tcflag_t c_iflag; 　　/* 输入标志
tcflag_t c_oflag; 　　/* 输出标志
tcflag_t c_lflag; 　　/* 本地标志
tcflag_t c_cc[NCCS]; /* 控制字符
}；
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其中我们更关注的是c_cflag控制选项。其中包含了波特率、数据位、校验位、停止位的设置。

c_cflag 控制标志常量：

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。

c_iflag 输入标志常量：

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。

c_oflag 输出标志常量：

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。

c_lflag 本地标志常量：

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。
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。

c_cc 特殊的控制字符

VINTR 　　(003, ETX, Ctrl-C, or also 0177, 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 supported under 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 supported under 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 supported under 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。

调用read 函数读取串口数据时， 返回读取数据的数量需要考虑两个变量： MIN 和 TIME 。

MIN 和 TIME 在 termios 结构的 c_cc 成员的数组 下标名为 VMIN 和 VTIME 。MIN是指一次 read 调用期望返回的最小字节数 。 VTIME 说明等待数据到达的分秒数（秒的 1/10 为分秒） 。 TIME 与 MIN 组合使用的 具体含义分 为 以下四种情形：

 当 MIN > 0 TIME > 0 时计时器在收到第一个字节后启动，在计时器超时之前 TIME 的时间到） ），若已收到 MIN个字节，则 read 返回 MIN 个字节，否则，在计时器超时后返回实际接收到的字节。

注意：因为只有在接收到第一个字节时才开始计时，所以至少可以返回1个字节。这种情形中，在接到第一个字节之前，调用者阻塞。如果在调用read时数据已经可用，则如同在read后数据立即被接到一样。

（1） 当 MIN > 0 TIME = 0 时MIN个字节完整接收后， read 才返回，这可能会造成 read 无限期地阻塞。

（2）当 MIN = 0, TIME > 0 时TIME为允许等待的最大时间，计 时器在调用 read 时立即启动，在串口接到 1 字节数据或者计时器超时后即返回，如果是计时器超时，则返回 0 。

（3） 当 MIN = 0 TIME = 0 时如果有数据可用，则read 最多返回所要求的字节数，如果无数据可用，则 read 立即返回 0 。

(在 non-canonical 模式下，特殊字符的含义更改为延时含义。MIN 表示应当被读入的最小字符数。TIME 是以十分之一秒为单位的计时器。如果同时设置了它们，read 将等待直到至少读入一个字符，一旦读入 MIN 个字符或者从上次读入字符开始经过了 TIME 时间就立即返回。如果只设置了 MIN，read 在读入 MIN 个字符之前不会返回。如果只设置了 TIME，read 将在至少读入一个字符，或者计时器超时的时候立即返回。如果都没有设置，read 将立即返回，只给出当前准备好的字符。)

终端api函数接口：

tcgetattr() 得到与 fd 指向的对象相关的参数，将它们保存于 termios_p 引用的 termios 结构中。函数可以从后台进程中调用；但是，终端属性可能被后来的前台进程所改变。

tcsetattr() 设置与终端相关的参数 (除非需要底层支持却无法满足)，使用 termios_p 引用的 termios 结构。optional_actions 指定了什么时候改变会起作用：

TCSANOW 　　改变立即发生
TCSADRAIN 　 改变在所有写入 fd 的输出都被传输后生效。这个函数应当用于修改影响输出的参数时使用。
TCSAFLUSH 　改变在所有写入 fd 引用的对象的输出都被传输后生效，所有已接受但未读入的输入都在改变发生前丢弃。

tcsendbreak() 传送连续的 0 值比特流，持续一段时间，如果终端使用异步串行数据传输的话。如果 duration 是 0，它至少传输 0.25 秒，不会超过 0.5 秒。如果 duration 非零，它发送的时间长度由实现定义。如果终端并非使用异步串行数据传输，tcsendbreak() 什么都不做。

tcdrain() 等待直到所有写入 fd 引用的对象的输出都被传输。

tcflush() 丢弃要写入 引用的对象，但是尚未传输的数据，或者收到但是尚未读取的数据，取决于 queue_selector 的值：

TCIFLUSH 　 刷新收到的数据但是不读
TCOFLUSH 　 刷新写入的数据但是不传送
TCIOFLUSH 　同时刷新收到的数据但是不读，并且刷新写入的数据但是不传送

tcflow() 挂起 fd 引用的对象上的数据传输或接收，取决于 action 的值：

TCOOFF 　 挂起输出
TCOON 　　 重新开始被挂起的输出
TCIOFF　　 发送一个 STOP 字符，停止终端设备向系统传送数据
TCION 　　 发送一个 START 字符，使终端设备向系统传输数据
打开一个终端设备时的默认设置是输入和输出都没有挂起。

3.串口属性设置示例

设置串口属性主要是配置termios结构体中的各个变量，大致流程如下：

1.使用函数tcgetattr保存原串口属性
struct termios newtio,oldtio;
tcgetattr(fd,&oldtio);

2.通过位掩码的方式激活本地连接和接受使能选项：CLOCAL和CREAD
newtio.c_cflag | = CLOCAL | CREAD;

3.使用函数cfsetispeed和cfsetospeed设置数据传输率
cfsetispeed(&newtio,B115200);
cfsetospeed(&newtio,B115200);

4.通过位掩码设置字符大小。
newtio.c_cflag &= ~CSIZE;
newtio.c_cflag |= CS8;

5.设置奇偶效验位需要用到两个termios中的成员：c_cflag和c_iflag。首先要激活c_cflag中的校验位使能标志PARENB和是否进行奇偶效验，同时还要激活c_iflag中的奇偶效验使能。
设置奇校验:
newtio.c_cflag |= PARENB;
newtio.c_cflag |= PARODD;
newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
设置偶校验:
newtio.c_iflag |= (INPCK｜ISTRIP);
newtio.c_cflag |= PARENB;
newtio.c_cflag |= ~PARODD;

6.激活c_cflag中的CSTOPB设置停止位。若停止位为1，则清除CSTOPB；若停止位为0，则激活CSTOPB。
newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;

7.设置最少字符和等待时间。在对接收字符和等待时间没有特别要求的情况下，可以将其设置为0。
newtio.c_cc[VTIME] = 0;
newtio.c_cc[VMIN] = 0;

8.调用函数”tcflush(fd,queue_selector)”来处理要写入引用的对象，queue_selector可能的取值有以下几种。
TCIFLUSH:刷新收到的数据但是不读
TCOFLUSH:刷新写入的数据但是不传送
TCIOFLUSH:同时刷新收到的数据但是不读，并且刷新写入的数据但是不传送。
9.激活配置。在完成配置后，需要激活配置使其生效。使用tcsetattr()函数。
int tcsetattr(int filedes,int opt,const struct termios *termptr);

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