串口termios函数

https://blog.csdn.net/williamwang2013/article/details/8560552

linux使用terminfo数据库来描述终端能力以及调用对应功能的方法
POSIX定义了完成终端I/O的标准方法：TERMIOS函数族

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
struct termios{tcflag_t c_iflag;      /* input modes */tcflag_t c_oflag;      /* output modes */tcflag_t c_cflag;      /* control modes */tcflag_t c_lflag;      /* local modes */cc_t c_cc [NCCS];      /* control chars */
}

其具体意义如下。

c_iflag：输入模式标志，控制终端输入方式，具体参数如表6.3所示。

表6.3 c_iflag参数表

键值	说明
IGNBRK	忽略BREAK键输入
BRKINT	如果设置了IGNBRK，BREAK键的输入将被忽略，如果设置了BRKINT ，将产生SIGINT中断
IGNPAR	忽略奇偶校验错误
PARMRK	标识奇偶校验错误
INPCK	允许输入奇偶校验
ISTRIP	去除字符的第8个比特
INLCR	将输入的NL（换行）转换成CR（回车）
IGNCR	忽略输入的回车
ICRNL	将输入的回车转化成换行（如果IGNCR未设置的情况下）
IUCLC	将输入的大写字符转换成小写字符（非POSIX）
IXON	允许输入时对XON/XOFF流进行控制
IXANY	输入任何字符将重启停止的输出
IXOFF	允许输入时对XON/XOFF流进行控制
IMAXBEL	当输入队列满的时候开始响铃，Linux在使用该参数而是认为该参数总是已经设置

c_oflag：输出模式标志，控制终端输出方式，具体参数如表6.4所示。

表6.4 c_oflag参数

键值	说明
OPOST	处理后输出
OLCUC	将输入的小写字符转换成大写字符（非POSIX）
ONLCR	将输入的NL（换行）转换成CR（回车）及NL（换行）
OCRNL	将输入的CR（回车）转换成NL（换行）
ONOCR	第一行不输出回车符
ONLRET	不输出回车符
OFILL	发送填充字符以延迟终端输出
OFDEL	以ASCII码的DEL作为填充字符，如果未设置该参数，填充字符将是NUL（‘\0’）（非POSIX）
NLDLY	换行输出延时，可以取NL0（不延迟）或NL1（延迟0.1s）
CRDLY	回车延迟，取值范围为：CR0、CR1、CR2和 CR3
TABDLY	水平制表符输出延迟，取值范围为：TAB0、TAB1、TAB2和TAB3
BSDLY	空格输出延迟，可以取BS0或BS1
VTDLY	垂直制表符输出延迟，可以取VT0或VT1
FFDLY	换页延迟，可以取FF0或FF1

c_cflag：控制模式标志，指定终端硬件控制信息，具体参数如表6.5所示。

表6.5 c_oflag参数

键值	说明
CBAUD	波特率（4+1位）（非POSIX）
CBAUDEX	附加波特率（1位）（非POSIX）
CSIZE	字符长度，取值范围为CS5、CS6、CS7或CS8
CSTOPB	设置两个停止位
CREAD	使用接收器
PARENB	使用奇偶校验
PARODD	对输入使用奇偶校验，对输出使用偶校验
HUPCL	关闭设备时挂起
CLOCAL	忽略调制解调器线路状态
CRTSCTS	使用RTS/CTS流控制

c_lflag：本地模式标志，控制终端编辑功能，具体参数如表6.6所示。

表6.6 c_lflag参数

键值	说明
ISIG	当输入INTR、QUIT、SUSP或DSUSP时，产生相应的信号
ICANON	使用标准输入模式
XCASE	在ICANON和XCASE同时设置的情况下，终端只使用大写。如果只设置了XCASE，则输入字符将被转换为小写字符，除非字符使用了转义字符（非POSIX，且Linux不支持该参数）
ECHO	显示输入字符
ECHOE	如果ICANON同时设置，ERASE将删除输入的字符，WERASE将删除输入的单词
ECHOK	如果ICANON同时设置，KILL将删除当前行
ECHONL	如果ICANON同时设置，即使ECHO没有设置依然显示换行符
ECHOPRT	如果ECHO和ICANON同时设置，将删除打印出的字符（非POSIX）
TOSTOP	向后台输出发送SIGTTOU信号

c_cc[NCCS]：控制字符，用于保存终端驱动程序中的特殊字符，如输入结束符等。c_cc中定义了如表6.7所示的控制字符。

表6.7 c_cc支持的控制字符

宏	说明
VINTR	Interrupt字符
VEOL	附加的End-of-file字符
VQUIT	Quit字符
VTIME	非规范模式读取时的超时时间
VERASE	Erase字符
VSTOP	Stop字符
VKILL	Kill字符
VSTART	Start字符
VEOF	End-of-file字符
VSUSP	Suspend字符
VMIN	非规范模式读取时的最小字符数

1.模式

Cbreak模式

除了"Del"和"Ctrl"键外，接受其他所有字符输入， raw()和cbreak()两个函数都可以禁止行缓冲(line buffering)。区别是：在raw()函数模式下，处理挂起（CTRLZ）、中断或退出（CTRLC）等控制字符时，将直接传送给程序去处理而不产生终端信号；而在 cbreak()模式下，控制字符将被终端驱动程序解释成其它字符。

Raw模式

可以禁止行缓冲(line buffering)，处理挂起（CTRLZ）、中断或退出（CTRLC）等控制字符时，将直接传送给程序去处理而不产生终端信号
详情查看curses库中的cbreak()和 raw()函数。
另外可以用命令直接操作
stty -a 这个命令用来查看当前终端的设置情况
stty sane 如果不小心设错了终端模式,可用这个命令恢复,另一种恢复办法是在设置之前保存当前stty设置,在需要时再读出
stty -g > save_stty 将当前设置保存到文件save_atty中
stty $(cat save_stty) 读出save_atty文件,恢复原终端设置

2.获取和设置终端属性

int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);
int tcsetattr(int fd, int optional_actions, struct termios *termios_p);
其中optional_actions决定什么时候起作用，可取如下值
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。
注意：当进行多重修改时，应当在这个函数之后再次调用 tcgetattr() 来检测是否所有修改都成功实现。

3.波特率函数

获取波特率

speed_t cfgetospeed(struct termios *termios_p);
speed_t cfgetispeed(struct termios *termios_p);

设置波特率

int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);

speed取值必须是以下常量之一：
B0 B50 B75 B110 B134 B150 B200 B300 B600 B1200 B1800 B2400 B4800 B9600 B19200 B38400 B57600 B115200 B230400
其中：零值 B0 用来中断连接。如果指定了 B0，不应当再假定存在连接。通常，这样将断开连接。CBAUDEX 是一个掩码，指示高于 POSIX.1 定义的速度的那一些 (57600 及以上)。因此，B57600 & CBAUDEX 为非零。

4.线路控制函数

int tcdrain (int fd); //等待所有写入fd中的数据输出

int tcflush (int fd, int queue_selector); //丢弃要写入fd，但尚未传输的数据，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

int tcflow (int fd, int action); //挂起 fd 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。

int tcsendbreak (int fd, int duration); //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。

5.进程组控制函数

pid_t tcgetpgrp(int fd); //获取前台进程组的进程组ID

int tcsetpgrp(int fd, pid_t pgrpid); //设置前台进程组的进程组ID

pid_t tcgetsid(int fd); //获取会话首进程的进程组ID

6.cfmakeraw

设置终端的 Raw 模式，设置终端属性:

termios_p->c_iflag &= ~(IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP| INLCR | IGNCR | ICRNL | IXON);
termios_p->c_oflag &= ~OPOST;
termios_p->c_lflag &= ~(ECHO | ECHONL | ICANON | ISIG | IEXTEN);
termios_p->c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB);
termios_p->c_cflag |= CS8;

7.其他

#include <stdio.h>
char *ctermid(char *s); //决定控制终端名称

#include <unistd.h>
int isatty(int desc); //判断描述符是否为终端

char *ttyname(int desc); //返回终端名称

int getopt(int argc,char * const argv[ ],const char * optstring); //分析命令行参数
其中argc和argv是由main()传递的参数个数和内容，optstring 则代表欲处理的选项字符串。

修改终端控制字符示例

#include
#include
#include
#include
int main(void)
{//term用于存储获得的终端参数信息struct termios term;int err;//获得标准输入的终端参数，将获得的信息保存在term变量中if(tcgetattr(STDIN_FILENO,&term)==-1){perror("Cannot get standard input description");return 1;}//修改获得的终端信息的结束控制字符term.c_cc[VEOF]=(cc_t)0x07;//使用tcsetattr函数将修改后的终端参数设置到标准输入中//err用于保存函数调用后的结果err=tcsetattr(STDIN_FILENO,TCSAFLUSH,&term);//如果err为-1或是出现EINTR错误（函数执行被信号中断），//给出相关出错信息if(err==-1 && err==EINTR){perror("Failed to change EOF character");return 1;}return 0;
}

O_NOCTTY：如果打开的是一个终端设备，这个程序不会成为对应这个端口的控制终端，如果没有该标志，任何一个输入，例如键盘中止信号等，都将影响进程。

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);}}
}

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 sizen"); 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 parityn");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 bitsn");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);
}

在上述代码中，有两句话特别重要：

options.c_cc[VTIME] = 0; /* 设置超时0 seconds*/
options.c_cc[VMIN] = 13; /* define the minimum bytes data to be readed*/

这两句话决定了对串口读取的函数read()的一些功能。

对串口操作的结构体是

struct{tcflag_t   c_iflag;    /*输入模式标记*/tcflag_t   c_oflag;   /*输出模式标记*/tcflag_t   c_cflag;   /*控制模式标记*/tcflag_t   c_lflag;    /*本地模式标记*/cc_t        c_line;     /*线路规程*/cc_t        c_cc[NCCS];  /*控制符号*/
}；

其中cc_t c_line只有在一些特殊的系统程序(比如，设置通过tty设备来通信的网络协议)中才会用。在数组c_cc中有两个下标(VTIME和VMIN)对应的元素不是控制符，并且只是在原始模式下有效。只有在原始模式下，他们决定了read()函数在什么时候返回。在标准模式下，除非设置了O_NONBLOCK选项，否则只有当遇到文件结束符或各行的字符都已经编辑完毕后才返回。

控制符VTIME和VMIN之间有着复杂的关系。
VTIME定义要求等待的零到几百毫秒的时间量(通常是一个8位的unsigned char变量，取值不能大于cc_t)。
VMIN定义了要求等待的最小字节数(不是要求读的字节数——read()的第三个参数才是指定要求读的最大字节数)，这个字节数可能是0。

l) 如果VTIME取0，VMIN定义了要求等待读取的最小字节数。函数read()只有在读取了VMIN个字节的数据或者收到一个信号的时候才返回。

如果VMIN取0，VTIME定义了即使没有数据可以读取，read()函数返回前也要等待几百毫秒的时间量。这时，read()函数不需要像其通常情况那样要遇到一个文件结束标志才返回0。
如果VTIME和VMIN都不取0，VTIME定义的是当接收到第一个字节的数据后开始计算等待的时间量。如果当调用read函数时可以得到数据，计时器马上开始计时。如果当调用read函数时还没有任何数据可读，则等接收到第一个字节的数据后，计时器开始计时。函数read可能会在读取到VMIN个字节的数据后返回，也可能在计时完毕后返回，这主要取决于哪个条件首先实现。不过函数至少会读取到一个字节的数据，因为计时器是在读取到第一个数据时开始计时的。
**如果VTIME和VMIN都取0，即使读取不到任何数据，函数read也会立即返回。**同时，返回值0表示read函数不需要等待文件结束标志就返回了。

这就是这两个变量对read函数的影响。

注意的问题:
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*/