嵌入式linux串口應用編程設計

　　本文基于嵌入式linux下串口應用編程進行了研究，詳細介紹了串口設置的步驟，可以更好的理解串口的工作原理。

　　一、引言

　　串口是一種常用的接口，常用的串口有RS-232-C接口。S3C2410X內(nèi)部具有兩個獨立的UART控制器，每個控制器都可以工作在Interrupt(中斷)模式或者DMA(直接存儲訪問)模式。同時，每個UART均具有16字節(jié)的FIFO(先入先出寄存器)，支持的最高波特率可達到230.4kb/s.

　　UART的操作主要可分為以下幾個部分：數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、產(chǎn)生中斷、設置波特率、Loopback模式、紅外模式以及硬軟流控模式。

　　在linux中，所有的設備文件一般都位于“/dev”下，其中串口1和串口2對應的設備名依次為“/dev/ttyS0”和“/dev/ttyS1”,而且USB轉(zhuǎn)串口的設備名通常為“/dev/ttyUSB0”

　　和“/dev/ttyUSB1”,下面就詳細講解串口應用編程。

　　二、串口設置詳解

　　讀寫串口設備時需要設置串口的波特率、校驗碼、停止位等等，對于應用程序開發(fā)來說，對于串口設備的設置主要通過如下的結(jié)構(gòu)體完成的：

　　termios是POSIX定義的標準接口，是對虛擬終端、串口等終端類設備的一種抽象。終端有規(guī)范模式、非規(guī)范模式和原始模式這三種工作模式。上述結(jié)構(gòu)體成員的c_lflag的ICANNON標志位用于定義終端的工作模式類型，如果設置這一位說明終端工作與規(guī)范模式下，如果過清除該標志表明終端工作在非規(guī)范模式下。默認情況是工作在規(guī)范模式下。

　　在規(guī)范模式下，對輸入是通過行的方式進行處理的。在輸入行結(jié)束符(包括回車符、EOF等)之前，系統(tǒng)調(diào)用read()函數(shù)是讀不到輸入的數(shù)據(jù)。在非規(guī)范模式下，輸入全部都是即時生效的，既不需要額外輸入行結(jié)束符，也不需要進行行編輯。在該模式下，用戶可以通過對參數(shù)MIN(c_cc[VMIN])和TIME(c_cc[VTIME])的設置來決定調(diào)用read()函數(shù)的方式。下面是4中不同的設置情況。

　　(1)MIN 以及TIME全部為0的情況下：

　　read()函數(shù)立即返回。若有可讀的數(shù)據(jù)時，則讀取數(shù)據(jù)并返回被讀取的字節(jié)數(shù)，否則讀取失敗并返回0.

　　(2)MIN大于0,TIME為0:read()函數(shù)會等待到有MIN個字節(jié)可以被讀取 ,否則一直處于阻塞狀態(tài)。

　　(3)MIN為0,而TIME>0:只要滿足兩種情形下：a、存在數(shù)據(jù)可讀;b、阻塞TIME的十分之一秒，read函數(shù)就會返回，其中返回值為讀取到的字節(jié)數(shù)。如果在有數(shù)據(jù)可讀前超時，則read()函數(shù)返回值為0.

　　(4)MIN和TIME全都大于0:只有滿足如下兩種情形之一時，read()函數(shù)才會返回 :緩存區(qū)中有MIN個字節(jié)，或者在兩個字符之間超時TIME個十分之一秒。

　　從嚴格意義上來講，原始模式是一種特殊的非規(guī)范模式。在原始模式下，對輸入數(shù)據(jù)的處理方式是按字節(jié)為單位，并且終端是不可回顯的。通過調(diào)用cfmakeraw()函數(shù)就可以將把終端的該工作模式設置為原始模式。

　　三、簡單的串口設置詳解流程

　　下面以指紋識別系統(tǒng)為例介紹下串口的操作流程。

　　本系統(tǒng)中，對串口的操作和使用可以分為如下幾個部分：串口的初始化(包括串口設備的打開、串口設備屬性的設置)、串口數(shù)據(jù)單字節(jié)讀取、串口數(shù)據(jù)的多字節(jié)讀取、串口數(shù)據(jù)的單字節(jié)寫入、串口數(shù)據(jù)的多字節(jié)寫入、串口設備的關(guān)閉。

　　1.串口設備的初始化過程

　　(1)打開串口

　　在Linux系統(tǒng)中，對設備的操作如同普通文件一樣，在本系統(tǒng)中打開串口設備的代碼如下所示：

　　#define DEVICENAME0 “/dev/s3c2410_serial1″f d = o p e n ( D E V I C E N A M E 0 , O _ R D W R | O _NONBLOCK);

　　DEVICENAME0表示要打開的串口設備名稱，這個和特定的設備相關(guān)，在Linux桌面系統(tǒng)上一般為/dev/ttyS*,而在嵌入式系統(tǒng)中，這個根據(jù)UART驅(qū)動對的板級信息不同而不同，沒有統(tǒng)一的規(guī)定，在本系統(tǒng)中是/dev/s3c2410_serial1.

　　O_RDWR表示以讀寫方式打開串口設備O_NONBLOCK標志代表將以后的讀寫操作全以非阻塞模式。注意，這里必須選擇非阻塞方式打開，否則會導致程序運行出錯。

　　為了讀寫串口設備，需要恢復串口讀寫方式為阻塞狀態(tài)，以用于等待數(shù)據(jù)，可用fcntl()函數(shù)實現(xiàn)：

　　(2)配置串口設備的屬性

　　在打開串口設備之后，需要對串口設備的屬性進行配置。主要包括設置波特率、設置字符大小、設置奇偶校驗位、設置停止位以及設置最小字符和等待時間等。

　　設置串口設備之前，需要先獲取當前串口設備的屬性，這是因為結(jié)構(gòu)體termios的成員都是和特定寄存器對應的，如果不先獲取以前的狀態(tài)，可能將寄存器中的值全部覆蓋，從而導致通信失敗，并且在操作完串口設備以后，需要將串口設備的屬性恢復到以前的值。獲取當前串口設備屬性的過程如下：

　　tcgetattr(fd,&new_cfg); / /從f d代表的串口設備中獲取當前的狀態(tài)并將其保存在new_cfg中。

　　接下來是將串口設備設置為原始模式，在本系統(tǒng)中需要使用原始模式進行通信。

　　cfmakeraw(&new_cfg);

　　將串口通信的字符大小設為8個字符new_cfg.c_cflag &= ~CSIZE;

　　new_cfg.c_cflag |= CS8;

　　設置波特率

　　cfsetispeed(&new_cfg,BARDRATE); / / 設

　　置輸入波特率

　　cfsetospeed(&new_cfg,BARDRATE); / / 設

　　置輸出波特率

　　設置奇偶校驗位，不適用奇偶校驗

　　new_cfg.c_cflag &= ~PARENB;

　　new_cfg.c_iflag &= ~INPCK;

　　設置停止位，使用一個byte

　　new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;

　　設置讀取字符大小以及等待時間

　　new_cfg.c_cc[VTIME]=50; //兩個字符之間

　　等待超過5s返回

　　new_cfg.c_cc[VMIN]=1; //最少讀取一個

　　字符

　　清除串口緩存

　　該操作是必不可少的，否則會導致串口通信失敗。

　　tcflush(fd,TCIOFLUSH);

　　其中TCIOFLUSH表示清空串口的緩存。

　　接下來需要激活配置if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&new_cfg))!=0)

　　{

　　// perror(”tcsetattr“);

　　return 1;

　　}

　　串口初始化、串口屬性的設置的流程圖，如圖1所示。

　　2.串口的讀寫和關(guān)閉

　　利用串口通信的過程就是對串口設備的讀寫過程，只需要利用read()函數(shù)和write()函數(shù)對打開的串口設備的文件描述符操作即可。

　　在操作完串口退出程序時，需要將打開的串口關(guān)閉，這個過程和關(guān)閉普通的文件一樣，調(diào)用close()函數(shù)即可完成。

　　四、結(jié)束語

　　本文以指紋識別系統(tǒng)的串口編程為例，闡述了Linux系統(tǒng)下，串口編程的具體設置方法，在本文的基礎(chǔ)上再添加上層軟件的設計即可完成一個指紋識別系統(tǒng)。