七、Linux串口编程
相关程序代码和资源我都已经给大家打包好了。可以到https://download.csdn.net/download/qq_28938511/13080045下载。
不方便下载的，可以给我留言，我直接分享给你。
Linux下的串口编程过程如下（我就不给大家再讲串口是什么了，不懂得朋友自行补上串口相关知识）：
目录
一、打开串口
二、初始化串口
1、 串口的初始化结构介绍
2、串口的初始化常用函数介绍
函数 tcgetattr
波特率相关的函数 cfsetispeed 和 cfsetospeed、cfgetispeed 、cfgetospeed
函数 tcflush
函数 tcsetattr
3、初始化流程分析
4、串口初始化代码
三、串口发送数据
四、串口接收数据
五、关闭串口
六、补充：开机自启动
一、打开串口
先来学习一下如何打开串口，在几乎所有的 Linux 系统中，在 dev 目录下都会有 tty*的设备节点，如下图所示，启动开发板，在超级终端中，进入 dev 目录，输入查找命令“ls tty*”。
如上图所示，有多种形式的设备节点，在 4412 开发板中，设备节点使用的是 ttySAC*系列，即 ttySAC0，ttySAC1，ttySAC2，ttySAC3。
iTOP-4412 开发板可以支持 4 个串口，如下图所示，方便用户使用的除了控制台（超级终端使用的串口）以外，精英版靠近麦克和耳机的串口，也是可以直接拿来使用的。精英版靠近耳机和麦克的串口对应的设备节点是“ttySAC3”（就是串口3的意思）。后面的实验都已这个操作这个串口为例子来讲解。
还是那句话，linux下一切皆文件，那么我们要打开串口，就要打开串口对应的文件，也就是我们刚刚提到的ttySAC3文件，如何打开呢？还是我们之前用的open函数，具体代码如下：
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>void main(){int fd;char *uart3 = "/dev/ttySAC3"; //串口3文件路径if((fd = open(uart3,O_RDWR|O_CREAT,0777))<0){// O_RDWR 读、写打开，没有就创建，权限0777 printf("open %s failed!\n",uart3);}else{printf("open %s is success!\n",uart3);}close(fd);
}二、初始化串口
1、 串口的初始化结构介绍
串口编程的最大的难度就是初始化，用的参数非常多。如下图所示，使用 source insight 打开内核源码，串口的初始化最终要将参数传递到内核中的，搜索“termios.h”，如下所示。
如上图所示，打开“arch\arm\include\asm”目录下的“termios.h”头文件。如下图所示，可以看到这个 termio 结构体的定义。
分析一下上图中几个常用的参数。
- 成员 tcflag_t c_iflag：输入模式标志
- 成员 tcflag_t c_oflag：输出模式标志
- 成员 tcflag_t c_cflag：控制模式标志
- 成员 tcflag_t c_lflag：本地模式标志
- 成员 cc_t c_line：line discipline
- 成员 cc_t c_cc[NCC]：控制字符
2、串口的初始化常用函数介绍
在给串口初始化之前必须读取串口的句柄，也就是先要使用 open 函数，在前面的实验中已经测试过，可以正常返回 fd 了。
函数 tcgetattr
- 函数 tcgetattr 用于读取当前串口的参数值，在实际应用中，一般用于先确认该串口是否能够配置，做检测用。
- 需要用到头文件 “#include <termios.h>”和“#include <unistd.h>”。
- 函数原型为 int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p)。
- 参数 1：fd 是 open 返回的文件句柄。
- 参数 2：*termios_p 是前面介绍的结构体。
- 使用这个函数前可以先定义一个 termios 结构体，用于存储旧的参数。
波特率相关的函数 cfsetispeed 和 cfsetospeed、cfgetispeed 、cfgetospeed
函数 cfsetispeed 和 cfsetospeed 用于修改串口的波特率，函数 cfgetispeed 和cfgetospeed 可以用于获取当前波特率。在实际应用中，这个经常需要用到，例如修改默认的波特率。
波特率相关的函数需要用到头文件“#include <termios.h>”和“#include <unistd.h>”。
先介绍设置波特率的函数。
函数原型 int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed); // 这个是输入的波特率
参数 1：*termios_p 是前面介绍的结构体。
参数 2：speed 波特率，常用的 B2400，B4800，B9600，B115200，B460800 等等。
执行成功返回 0，失败返回-1
函数原型 int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed); // 这个是输出的波特率
参数 1：*termios_p 是前面介绍的结构体。
参数 2：speed 波特率，常用的 B2400，B4800，B9600，B115200，B460800 等等。
执行成功返回 0，失败返回-1
下面介绍获取波特率的函数。
函数原型为 speed_t cfgetispeed(const struct termios *termios_p)。用于读取当前串口输入的波特率。
参数 1：*termios_p 是前面介绍的结构体。
返回值为 speed_t。
函数 speed_t cfgetospeed(const struct termios *termios_p)。这个函数用于读取当前输出的波特率。
参数 1：*termios_p 是前面介绍的结构体。
返回值为 speed_t 类型，当前波特率。
函数 tcflush
函数 tcflush 用于清空串口中没有完成的输入或者输出数据。在接收或者发送数据的时候，串口寄存器会缓存数据，这个函数用于清除这些数据。
原型为 int tcflush(int fd, int queue_selector);
参数 1：fd 是 open 返回的文件句柄。
参数 2：控制 tcflush 的操作。
有三个常用数值，TCIFLUSH 清除正收到的数据，且不会读取出来；TCOFLUSH 清除正
写入的数据，且不会发送至终端；TCIOFLUSH 清除所有正在发生的 I/O 数据。
执行成功返回 0，失败返回-1
函数 tcsetattr
前面介绍了读取串口配置参数的函数，tcsetattr 函数是设置参数的函数。
原型为 int tcsetattr(int fd, int optional_actions,const struct termios *termios_p);
参数 1：fd 是 open 返回的文件句柄。
参数 2：optional_actions 是参数生效的时间。
有三个常用的值：TCSANOW：不等数据传输完毕就立即改变属性；TCSADRAIN：等待所有数据传输结束才改变属性；TCSAFLUSH：清空输入输出缓冲区才改变属性。
参数 3：*termios_p 在旧的参数基础上修改的后的参数。
执行成功返回 0，失败返回-1
一般在初始化最后会使用这个函数。
3、初始化流程分析
如下图所示，是串口初始化的流程图。
4、串口初始化代码
下面写一个函数，包括串口的基本的配置，函数里面的参数还可以添加，也可以单独拿出来配置。如下图所示，首先定义一个初始化函数int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)。然后定义结构体变量 newtio （新串口参数）和 oldtio（旧串口参数）。
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;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;case 460800:cfsetispeed(&newtio, B460800);cfsetospeed(&newtio, B460800);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[VTIME] = 0;newtio.c_cc[VMIN] = 0;tcflush(fd,TCIFLUSH);if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0){perror("com set error");return -1;}
// printf("set done!\n\r");return 0;
}
三、串口发送数据
口发送类似文件操作，非常简单。使用 write 函数即可，三个参数分别是句柄，传输的buffer 以及，传输的长度。这个函数前面介绍文件 IO 的时候已经介绍过了，这里就不再重复。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <errno.h>int set_opt(int,int,int,char,int);
void main()
{int fd,wr_static,i=10;char *uart3 = "/dev/ttySAC3";char *buffer = "hello world!\n";printf("\r\nitop4412 uart3 writetest start\r\n");if((fd = open(uart3, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY))<0){printf("open %s is failed",uart3);}else{printf("open %s is success\n",uart3);set_opt(fd, 115200, 8, 'N', 1); while(i--){wr_static = write(fd,buffer, strlen(buffer));if(wr_static<0)printf("write failed\n");else{printf("wr_static is %d\n",wr_static);}sleep(1);}}close(fd);
}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;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;case 460800:cfsetispeed(&newtio, B460800);cfsetospeed(&newtio, B460800);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[VTIME] = 0;newtio.c_cc[VMIN] = 0;tcflush(fd,TCIFLUSH);if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0){perror("com set error");return -1;}
// printf("set done!\n\r");return 0;
}四、串口接收数据
串口接收使用 read 函数，在文件 io 中已经介绍过了。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <errno.h>int set_opt(int,int,int,char,int);
//"/dev/ttySAC3"是con2，靠近耳机接口的串口
void main()
{int fd,nByte;char *uart3 = "/dev/ttySAC3";char buffer[512];char *uart_out = "please input\r\n";memset(buffer, 0, sizeof(buffer));if((fd = open(uart3, O_RDWR|O_NOCTTY))<0)printf("open %s is failed",uart3);else{set_opt(fd, 115200, 8, 'N', 1);write(fd,uart_out, strlen(uart_out));while(1){while((nByte = read(fd, buffer, 512))>0){buffer[nByte+1] = '\0'; write(fd,buffer,strlen(buffer));memset(buffer, 0, strlen(buffer));nByte = 0;}}}
}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;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;case 460800:cfsetispeed(&newtio, B460800);cfsetospeed(&newtio, B460800);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[VTIME] = 0;newtio.c_cc[VMIN] = 0;tcflush(fd,TCIFLUSH);if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0){perror("com set error");return -1;}// printf("set done!\n\r");return 0;
}五、关闭串口
close(fd);六、补充：开机自启动
打开开发板控制台，按照如下命令，配置rcS文件
进入rcS，移动到最后一行，添加如下：
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