Linux 程序设计学习笔记----终端及串口编程及实例应用
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终端属性详解及设置
属性
为了控制终端正常工作,终端的属性包括输入属性、输出属性、控制属性、本地属性、线路规程属性以及控制字符。
其在系统源代码的termios.h中定义(具体的说明文档http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/7908799/xsh/termios.h.html),其结构体成员主要是
Thetermiosstructure is defined, and includes at least the following members:
tcflag_t c_iflag // input modes 输入属性 tcflag_t c_oflag // output modes 输出。。 tcflag_t c_cflag // control modes 控制。。 tcflag_t c_lflag // local modes 本地。。 cc_t c_cc[NCCS] // control chars 控制字符
应用层可以通过tcgetattr()函数来获取某个打开终端的属性,通过tcsetattr()函数设置某个终端的属性。
终端控制选项
包括:波特率、数据位长、停止位长度、奇偶校验等与终端通信相关的信息。
1. 波特率
1> 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。
2> 说明: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.
注:波特率和距离之间成反比,距离相隔很近的设备之间可以实现高波特率通信。
2. 数据位
1> 表示通信中实际数据位的参数。在计算机发送的数据包中,实际的数据往往不会是8位。
2> 说明:在串口通信中,可以选择5,6,7,8位。设定数据位时,主要考虑所要传输的数据内容。
3> 事例:如果要传输的是标准的ASCII码。那么又该如何设定数据位呢?
? 由于ASCII码的范围是0~127,因此设定数据位为7就OK了。
? 若为扩展ASCII码,其范围是0~255,必须使用8位。
注: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. 奇偶校验位
1> 作用:该位用于串口通信中的简单检验错,在通信前,可以约定是否使用以及使用多少位。
2> 类型:主要有偶校验,奇校验,标记,空格的方式
在ARM7(LPC2200)中,只有偶校验,奇校验两种方式。
3> 方法:如何进行校验?
? 奇偶校验是通过统计数据中高位或低位的个数来实现校验的。
? 标记,空格并不是真正校验错误的,只是通过简单的置位来实现对数据的检测。通过置位方式,可以判断出是否存在噪声干扰数据通信或数据传输,以及是否存在不同步的现象
4. 停止位
1> 作用:停止位用于标志该数据包数据结束,可以取1位,1.5位或2位。
2> 说明:
? 停止位不仅仅用于数据包的传输结束标志,还提供了计算机之间校正同步时钟的机会。
? 用于停止位的位数越多,不同时钟同步的容忍程序越大。
? 但是由于停止位占用了数据空间,过多的停止位将导致数据传输速度的下降。
5. 数据流控制
1> 通过串口传输数据时,由于计算机之间处理速度或其他因素的影响,会造成丢失数据的现象。
2> 作用:数据流控制用于解决上面的问题,通过控制发送数据的速度,确保数据不会出现丢失。
3> 类型:数据流控制可以分为软件流控制(Xon/Xoff)和硬件流控制,当然你可以选择不使用数据流控制。
? 软件流控制使用特殊的字符作为启动或停止的标志
? 硬件流控制通过使用硬件信号(CTR/RTS)来实现。
注:使用硬件流控制时,在接收端准备好接收数据后,设为CTS为1,否则CTS为0。同样,如果发送端准备好要发送数据时,则设定RTS为1;如果还未准备好,设置CTS为0.
其他的各个终端选项具体使用的时候搜索相关的信息即可,没有必要再赘述了。
串口编程
串口编程的步骤如下:
1. 打开串口
2. 串口初始化
3. 读串口或写串口
4. 关闭串口
串口终端的基本操作
需要的头文件
#include <stdio.h> /*标准输入输出定义*/ #include <stdlib.h> /*标准函数库定义*/ #include <unistd.h> /*Unix 标准函数定义*/ #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> /*文件控制定义*/ #include <termios.h> /*PPSIX 终端控制定义*/ #include <errno.h> /*错误号定义*/
打开一个终端
打开一个串口设备(/dev/ttyS0)可以直接使用open函数
在 Linux 下串口文件是位于 /dev 下的
串口一 为 /dev/ttyS0
串口二 为 /dev/ttyS1
打开串口是通过使用标准的文件打开函数操作:
int fd; /*以读写方式打开串口*/ fd = open( "/dev/ttyS0", O_RDWR); if (-1 == fd){ /* 不能打开串口一*/ perror(" 提示错误!"); }
设置串口
最基本的设置串口包括波特率设置,效验位和停止位设置。
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 */ };
设置这个结构体很复杂,我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);
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(fd1, TCSANOW, &Opt); if (status != 0) { perror("tcsetattr fd1"); return; } tcflush(fd,TCIOFLUSH); } } }
效验位和停止位的设置
无效验 | 8位 | Option.c_cflag &= ~PARENB; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= ~CSIZE; Option.c_cflag |= ~CS8; |
---|---|---|
奇效验(Odd) | 7位 | Option.c_cflag |= ~PARENB; Option.c_cflag &= ~PARODD; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= ~CSIZE; Option.c_cflag |= ~CS7; |
偶效验(Even) | 7位 | Option.c_cflag &= ~PARENB; Option.c_cflag |= ~PARODD; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= ~CSIZE; Option.c_cflag |= ~CS7; |
Space效验 | 7位 | Option.c_cflag &= ~PARENB; Option.c_cflag &= ~CSTOPB; Option.c_cflag &= &~CSIZE; Option.c_cflag |= CS8; |
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 size\n"); 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 parity\n"); 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 bits\n"); 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); }
需要注意的是:
如果不是开发终端之类的,只是串口传输数据,而不需要串口来处理,那么使用原始模式(Raw Mode)方式来通讯,设置方式如下:
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/ options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/
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)
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);
关闭串口
关闭串口就是关闭文件。
close(fd);
实例应用
下面是一个简单的读取串口数据的例子,使用了上面定义的一些函数和头文件
/********************************************************************** 代码说明:使用串口二测试的,发送的数据是字符, 但是没有发送字符串结束符号,所以接收到后,后面加上了结束符号。 我测试使用的是单片机发送数据到第二个串口,测试通过。 **********************************************************************/ <pre>#include <stdio.h> /*标准输入输出定义*/ #include <stdlib.h> /*标准函数库定义*/ #include <unistd.h> /*Unix标准函数定义*/ #include <sys/types.h> /**/ #include <sys/stat.h> /**/ #include <fcntl.h> /*文件控制定义*/ #include <termios.h> /*PPSIX终端控制定义*/ #include <errno.h> /*错误号定义*/ /***@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); } } /** *@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 size\n"); 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 parity\n"); 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 bits\n"); return (FALSE); } /* Set input parity option */ if (parity != 'n') options.c_iflag |= INPCK; options.c_cc[VTIME] = 150; // 15 seconds options.c_cc[VMIN] = 0; tcflush(fd,TCIFLUSH); /* Update the options and do it NOW */ if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0) { perror("SetupSerial 3"); return (FALSE); } return (TRUE); } /** *@breif 打开串口 */ int OpenDev(char *Dev) { int fd = open( Dev, O_RDWR ); //| O_NOCTTY | O_NDELAY if (-1 == fd) { /*设置数据位数*/ perror("Can't Open Serial Port"); return -1; } else return fd; } /** *@breif main() */ int main(int argc, char **argv) { int fd; 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 Error\n"); exit(1); } while(1) { while((nread = read(fd,buff,512))>0) { printf("\nLen %d\n",nread); buff[nread+1]='\0'; printf("\n%s",buff); } } //close(fd); //exit(0); }
下面是一个简单的对终端属性进行修改的程序,取消了终端本地。
(1)以O_NOCTTY方式打开,不允许Ctrl+C结束当前进程。
(2)设置波特率位B38400,数据位为8bit,忽略奇偶校验。
(3)将CR映射为NL,从而回车表示一次输入结束。
(4)将输入回显功能取消,输出模式设置为原始模式。
完成以上设置后,将从给定的终端读取相应的数据(不回显),遇到CR结束,然后将输入的内容在标准设备输出。整个过程是死循环,只有遇到第一个字符shiE的时候,结束,无法Ctrl+C结束。代码如下:
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <termios.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main(int argc,char *argv[]) { int fd,c, res; struct termios oldtio,newtio; char buf[255]; fd = open(argv[1], O_RDWR | O_NOCTTY ); // O_NOCTTY不能被ctrl+c中止 if (fd <0) { perror("open"); exit(EXIT_FAILURE); } memset(&newtio,'\0', sizeof(newtio)); newtio.c_cflag = B38400 | CS8 | CLOCAL | CREAD;//设置波特率,数据位,使能读 newtio.c_iflag = IGNPAR | ICRNL;//忽略奇偶校验,映射CR newtio.c_oflag = 0; //输出模式为RAW模式 newtio.c_lflag = ICANON;//本地模式,不回显 tcflush(fd, TCIFLUSH); //刷新 tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio); //设置属性 while (1) { res = read(fd,buf,255); //从该终端读数据,如果是/dev/tty,即当前终端,遇到CR结束 buf[res]=0; //最后一个设置为结束符 printf(":recv %d bytes:%s\n\r", res,buf); //打印输出字符数 if (buf[0]=='E') //只有第一个字符为E时,才结束 break; } tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio); }
示例控制终端字体颜色、光标位置、固定显示:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include <unistd.h> int main(int argc,char *argv[]) { int i=0; system("clear"); for(i=0;i<argc;i++) { printf("\033[2J\033[5;10H%s\n",argv[i]); sleep(1); } }下面的示例完成闪烁显示内容:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unsitd.h> int main(void) { while (1) { fprintf(stderr, "\033[;\033[s"); /*使用stderr是因为其是不带缓存的*/ fprintf(stderr, "\033[47;31mhello world\033[5m"); sleep(1); fprintf(stderr, "\033[;\033[u"); fprintf(stderr, "\033[;\033[K"); sleep(1); } return 0; }
编译运行后将会闪烁显示。
下一个示例是终端获取信息不回显:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<signal.h> #include<termios.h> #define PASSWD_LEN 8 char *getpasswd(char *prompt) { FILE *fp=NULL; if(NULL==(fp=fopen(ctermid(NULL),"r+"))) { perror("fopen");exit(EXIT_FAILURE); } printf("%s\n",ctermid(NULL)); setvbuf(fp, (char *) NULL, _IONBF, 0); sigset_t myset,setsave; sigemptyset(&myset); sigaddset(&myset,SIGINT); sigaddset(&myset,SIGTSTP); sigprocmask(SIG_BLOCK,&myset,&setsave); struct termios termnew,termsave; tcgetattr(fileno(fp),&termsave); termnew=termsave; termnew.c_lflag=termnew.c_lflag &~(ECHO|ECHOCTL|ECHOE|ECHOK); tcsetattr(fileno(fp),TCSAFLUSH,&termnew); fputs(prompt,fp); static char buf[PASSWD_LEN+1]; int c; char *ptr=buf; while((c=getc(fp))!=EOF&&c!='\0'&&c!='\n'&&c!='\r') { if(ptr<&buf[PASSWD_LEN]) *ptr++=c; fflush(fp); } *ptr='\0'; putc('\n',fp); tcsetattr(fileno(fp),TCSAFLUSH,&termsave); sigprocmask(SIG_BLOCK,&setsave,NULL); return buf; } int main(void) { char *ptr=NULL; ptr=getpasswd("#"); printf("%s\n",ptr); }
Reference
http://digilander.libero.it/robang/rubrica/serial.htm
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进程及其概念
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