串口应用编程

串口介绍
扩展—— TTY体系
- TTY简介
- TTY系统框架
代码部分
- 基本配置部分
- GPS模块的应用
- - GPS模块数据格式
  - GPS代码

基于平台：IMX6ULL PRO开发板

串口介绍

串口（UART）的全称是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，即异步发送和接收。USART无论是在单片机中、嵌入式中都起到了非常重要的作用。并且串口的结构简单、稳定。因此受到大部分人的喜爱。另外，学习过单片机、stm32的都知道串口的作用。即：可以用于调试打印信息、还可外接传感器模块。

另外应用层设置串口的参数主要有：
波特率、起始位、数据位、校验位、停止位、行规层（TTY体系内）。

扩展—— TTY体系

TTY简介

Linux中，TTY也许是跟终端有关系的最为混乱的术语。TTY是TeleTYpe的一个老缩写。Teletypes，或者teletypewriters，原来指的是电传打字机，是通过串行线用打印机键盘通过阅读和发送信息的东西，和古老的电报机区别并不是很大。之后，当计算机只能以批处理方式运行时，电传打字机成为唯一能够被使用的“实时”输入/输出设备。最终，电传打字机被键盘和显示器终端所取代，但在终端或TTY接插的地方，操作系统仍然需要一个程序来监视串行端口。一个getty“Get TTY”的处理过程是：一个程序监视物理的TTY/终端接口。对一个虚拟网络控制台（VNC）来说，一个伪装的TTY(Pseudo-TTY，即假冒的TTY，也叫做“PTY”）是等价的终端。当你运行一个xterm(终端仿真程序）或GNOME终端程序时，PTY对虚拟的用户或者如xterm一样的伪终端来说，就像是一个TTY在运行。“Pseudo”的意思是“duplicating in a fake way”（用伪造的方法复制），它相比“virtual”或“emulated”更能真实的说明问题。而在的计算中，它却处于被放弃的阶段。
tty也是一个Unix命令，用来给出当前终端设备的名称。
终端是一种字符型设备，它有多种类型，通常使用tty来简称各种类型的终端设备。
在Linux系统的设备特殊文件目录/dev/下。

TTY系统框架

在韦东山的视频教程中给出了这么一个系统框架图
在这里面当中引用了行规层的概念。

代码部分

我们都知道串口有波特率、起始位、数据位、校验位、停止位这几位。
通过Linux应用串口的文章我们可以很好的吧串口编程逮捕编写出来。
参考链接：https://www.cnblogs.com/feisky/archive/2010/05/21/1740893.html

基本配置部分

#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>    /*POSIX 终端控制定义*/
#include     <errno.h>      /*错误号定义*/
/**********主要用来配置波特率、检验位等参数************/
int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)
{struct termios newtio,oldtio;if ( tcgetattr( fd,&oldtio) != 0) { perror("SetupSerial 1");return -1;}bzero( &newtio, sizeof( newtio ) );newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD; newtio.c_cflag &= ~CSIZE; newtio.c_lflag  &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  /*Input*/newtio.c_oflag  &= ~OPOST;   /*Output*/switch( nBits ){case 7:newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8:newtio.c_cflag |= CS8;break;}switch( nEvent ){case 'O':newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag |= PARODD;newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);break;case 'E': newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag &= ~PARODD;break;case 'N': newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;}switch( nSpeed ){case 2400:cfsetispeed(&newtio, B2400);cfsetospeed(&newtio, B2400);break;case 4800:cfsetispeed(&newtio, B4800);cfsetospeed(&newtio, B4800);break;case 9600:cfsetispeed(&newtio, B9600);cfsetospeed(&newtio, B9600);break;case 115200:cfsetispeed(&newtio, B115200);cfsetospeed(&newtio, B115200);break;default:cfsetispeed(&newtio, B9600);cfsetospeed(&newtio, B9600);break;}if( nStop == 1 )newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;else if ( nStop == 2 )newtio.c_cflag |= CSTOPB;newtio.c_cc[VMIN]  = 1;  /* 读数据时的最小字节数: 没读到这些数据我就不返回! */newtio.c_cc[VTIME] = 0; /* 等待第1个数据的时间: * 比如VMIN设为10表示至少读到10个数据才返回,* 但是没有数据总不能一直等吧? 可以设置VTIME(单位是10秒)* 假设VTIME=1，表示: *    10秒内一个数据都没有的话就返回*    如果10秒内至少读到了1个字节，那就继续等待，完全读到VMIN个数据再返回*/tcflush(fd,TCIFLUSH);if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0){perror("com set error");return -1;}//printf("set done!\n");return 0;
}
/**********打开设备节点*************/
int open_port(char *com)
{int fd;//fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY);if (-1 == fd){return(-1);}if(fcntl(fd, F_SETFL, 0)<0) /* 设置串口为阻塞状态*/{printf("fcntl failed!\n");return -1;}return fd;
}
int main(int argc, char **argv)
{int fd;int iRet;char c;/* 1. open *//* 2. setup * 115200,8N1* RAW mode* return data immediately*//* 3. write and read */if (argc != 2){printf("Usage: \n");printf("%s </dev/ttySAC1 or other>\n", argv[0]);return -1;}fd = open_port(argv[1]);if (fd < 0){printf("open %s err!\n", argv[1]);return -1;}iRet = set_opt(fd, 115200, 8, 'N', 1);if (iRet){printf("set port err!\n");return -1;}printf("Enter a char: ");while (1){scanf("%c", &c);/*********每次读写一位数据*************/iRet = write(fd, &c, 1);iRet = read(fd, &c, 1);if (iRet == 0)   //读取到数据的时候{printf("get: %02x %c\n", c, c);}}return 0;
}

GPS模块的应用

查阅资料我们可以知道GPS模块也是可以通过串口通讯的。
因此我们这在理简单的运用串口运用GPS模块进行通讯。

这里我们知道对于GPS的串口设置标准。

GPS模块数据格式

GPS使用多种标准数据格式，目前最通用的GNSS格式是NMEA0183格式。NMEA0183是最终定位格式，即将二进制定位格式转为统一标准定位格式，与卫星类型无关。这是一套定义接收机输出的标准信息，有几种不同的格式，每种都是独立相关的ASCII格式，逗点隔开数据流，数据流长度从30-100字符不等，通常以每秒间隔持续输出。

其标准格式为：

 $GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，M，<10>，M，<11>，<12>*hh

在其$上有多重格式，不同的格式代表的其意义不同：

GPGGA：单GPS
BDGGA：单北斗
GLGGA：单GLONASS
GNGGA：多星联合定位

另外其<1>、<2>、<3> … 代表着不同的意思。

本例程使用GPGGA：单GPS模式，显示前五位的数据。即：时间、纬度、南北半球、经度、东西半球。

GPS代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>
#include <stdlib.h>/* set_opt(fd,115200,8,'N',1) */
int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)
{struct termios newtio,oldtio;if ( tcgetattr( fd,&oldtio) != 0) { perror("SetupSerial 1");return -1;}bzero( &newtio, sizeof( newtio ) );newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD; newtio.c_cflag &= ~CSIZE; newtio.c_lflag  &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  /*Input*/newtio.c_oflag  &= ~OPOST;   /*Output*/switch( nBits ){case 7:newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8:newtio.c_cflag |= CS8;break;}switch( nEvent ){case 'O':newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag |= PARODD;newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);break;case 'E': newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag &= ~PARODD;break;case 'N': newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;}switch( nSpeed ){case 2400:cfsetispeed(&newtio, B2400);cfsetospeed(&newtio, B2400);break;case 4800:cfsetispeed(&newtio, B4800);cfsetospeed(&newtio, B4800);break;case 9600:cfsetispeed(&newtio, B9600);cfsetospeed(&newtio, B9600);break;case 115200:cfsetispeed(&newtio, B115200);cfsetospeed(&newtio, B115200);break;default:cfsetispeed(&newtio, B9600);cfsetospeed(&newtio, B9600);break;}if( nStop == 1 )newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;else if ( nStop == 2 )newtio.c_cflag |= CSTOPB;newtio.c_cc[VMIN]  = 1;  /* 读数据时的最小字节数: 没读到这些数据我就不返回! */newtio.c_cc[VTIME] = 0; /* 等待第1个数据的时间: * 比如VMIN设为10表示至少读到10个数据才返回,* 但是没有数据总不能一直等吧? 可以设置VTIME(单位是10秒)* 假设VTIME=1，表示: *    10秒内一个数据都没有的话就返回*    如果10秒内至少读到了1个字节，那就继续等待，完全读到VMIN个数据再返回*/tcflush(fd,TCIFLUSH);if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0){perror("com set error");return -1;}//printf("set done!\n");return 0;
}int open_port(char *com)
{int fd;//fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY);if (-1 == fd){return(-1);}if(fcntl(fd, F_SETFL, 0)<0) /* 设置串口为阻塞状态*/{printf("fcntl failed!\n");return -1;}return fd;
}int read_gps_raw_data(int fd, char *buf)
{int i = 0;int iRet;char c;int start = 0;while (1){iRet = read(fd, &c, 1);if (iRet == 1){if (c == '$')start = 1;if (start){buf[i++] = c;}if (c == '\n' || c == '\r')return 0;}else{return -1;}}
}/* eg. $GPGGA,082559.00,4005.22599,N,11632.58234,E,1,04,3.08,14.6,M,-5.6,M,,*76"<CR><LF> */
int parse_gps_raw_data(char *buf, char *time, char *lat, char *ns, char *lng, char *ew)
{char tmp[10];if (buf[0] != '$')return -1;else if (strncmp(buf+3, "GGA", 3) != 0)return -1;else if (strstr(buf, ",,,,,")){printf("Place the GPS to open area\n");return -1;}else {//printf("raw data: %s\n", buf);sscanf(buf, "%[^,],%[^,],%[^,],%[^,],%[^,],%[^,]", tmp, time, lat, ns, lng, ew);return 0;}
}/** ./serial_send_recv <dev>*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;int iRet;char c;char buf[1000];char time[100];char Lat[100]; char ns[100]; char Lng[100]; char ew[100];float fLat, fLng;/* 1. open *//* 2. setup * 115200,8N1* RAW mode* return data immediately*//* 3. write and read */if (argc != 2){printf("Usage: \n");printf("%s </dev/ttySAC1 or other>\n", argv[0]);return -1;}fd = open_port(argv[1]);if (fd < 0){printf("open %s err!\n", argv[1]);return -1;}iRet = set_opt(fd, 9600, 8, 'N', 1);if (iRet){printf("set port err!\n");return -1;}while (1){/* eg. $GPGGA,082559.00,4005.22599,N,11632.58234,E,1,04,3.08,14.6,M,-5.6,M,,*76"<CR><LF>*//* read line */iRet = read_gps_raw_data(fd, buf);/* parse line */if (iRet == 0){iRet = parse_gps_raw_data(buf, time, Lat, ns, Lng, ew);}/* printf */if (iRet == 0){printf("Time : %s\n", time);printf("ns   : %s\n", ns);printf("ew   : %s\n", ew);printf("Lat  : %s\n", Lat);printf("Lng  : %s\n", Lng);/* 纬度格式: ddmm.mmmm */sscanf(Lat+2, "%f", &fLat);fLat = fLat / 60;fLat += (Lat[0] - '0')*10 + (Lat[1] - '0');/* 经度格式: dddmm.mmmm */sscanf(Lng+3, "%f", &fLng);fLng = fLng / 60;fLng += (Lng[0] - '0')*100 + (Lng[1] - '0')*10 + (Lng[2] - '0');printf("Lng,Lat: %.06f,%.06f\n", fLng, fLat);}}return 0;
}

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