Linux 串口編程和程序相對來說是很簡單的，之所以用博客連載來展示，主要是想在學會使用的基礎上掌握相關背景，原理以及注意事項。相信在遇到問題的時候，我們就不會對于技術的概念和 API 的使用淺嘗輒止了。下面進入具體應用案例，由于現在很多電腦已經沒有引出串口以及波特率范圍會受到限制，這里我以 CH340 USB 轉串口芯片制作的模塊為基礎講解串口應用程序開發，關于該芯片在 Linux 系統的使用以及驅動加載可以參考：CH340 Linux驅動使用教程。

設備的打開與關閉

1. int libtty_open(const char *devname);

函數功能：根據傳入的串口設備名打開相應的設備。成功返回設備句柄，失敗返回-1。

2. int libtty_close(int fd);

函數功能：關閉打開的設備句柄。成功返回0，失敗返回負值。

設備的配置

1. int libtty_setopt(int fd, int speed, char databits, char stopbits, char parity);

函數功能：配置串口設備，傳入參數依次為波特率設置、數據位設置、停止位設置、檢驗設置。

Notes：設備打開前，可以通過 ls /dev 確認自己的硬件設備名，對于 USB 轉串口 IC，在系統下名稱為 "ttyUSBx"，設備序號是根據插入主機的先后順序自動分配的，這里我的為 "ttyUSB0"，讀者根據自己的需要修改。

/*** libtty_open - open tty device* @devname: the device name to open** In this demo device is opened blocked, you could modify it at will.*/ int libtty_open(const char *devname) {int fd = open(devname, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); int flags = 0;if (fd == -1) { perror("open device failed");return -1; }flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);flags &= ~O_NONBLOCK;if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {printf("fcntl failed.\n");return -1;}if (isatty(fd) == 0){printf("not tty device.\n");return -1;}elseprintf("tty device test ok.\n");return fd; }

Note：

• 傳入的 devname 參數為設備絕對路徑；
  
• O_NOCTTY標志用于通知系統，這個程序不會成為對應這個設備的控制終端。如果沒有指定這個標志，那么任何一個輸入（如SIGINT等）都將會影響用戶的進程；
• O_NDELAY標志與O_NONBLOCK 等效，但這里不僅僅是設置為非阻塞，還用于通知系統，這個程序不關心 DCD 信號線所處的狀態（即與設備相連的另一端是否激活或者停止）。如果用戶指定了這一標志，則進程將會一直處在休眠狀態，直到 DCD 信號線被激活；
• 使用 fcntl 函數恢復設備狀態為阻塞狀態，在數據收發時就會進行等待；
• 使用 isatty函數測試當前打開的設備句柄是否關聯到終端設備，如果不是 tty 設備，那么也返回出錯；

/*** libtty_setopt - config tty device* @fd: device handle* @speed: baud rate to set* @databits: data bits to set* @stopbits: stop bits to set* @parity: parity set** The function return 0 if success, or -1 if fail.*/ int libtty_setopt(int fd, int speed, int databits, int stopbits, char parity) {struct termios newtio;struct termios oldtio;int i;bzero(&newtio, sizeof(newtio));bzero(&oldtio, sizeof(oldtio));if (tcgetattr(fd, &oldtio) != 0) {perror("tcgetattr"); return -1; }newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD;newtio.c_cflag &= ~CSIZE;/* set tty speed */for (i = 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) {if (speed == name_arr[i]) { cfsetispeed(&newtio, speed_arr[i]); cfsetospeed(&newtio, speed_arr[i]); } }/* set data bits */switch (databits) {case 5: newtio.c_cflag |= CS5;break;case 6: newtio.c_cflag |= CS6;break;case 7: newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8: newtio.c_cflag |= CS8;break; default: fprintf(stderr, "unsupported data size\n");return -1; }/* set parity */switch (parity) { case 'n':case 'N':newtio.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */newtio.c_iflag &= ~INPCK; /* Disable input parity check */break; case 'o': case 'O': newtio.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* Odd parity instead of even */newtio.c_iflag |= INPCK; /* Enable input parity check */break; case 'e': case 'E': newtio.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */ newtio.c_cflag &= ~PARODD; /* Even parity instead of odd */ newtio.c_iflag |= INPCK; /* Enable input parity check */break;default: fprintf(stderr, "unsupported parity\n");return -1; } /* set stop bits */ switch (stopbits) { case 1: newtio.c_cflag &= ~CSTOPB; break;case 2: newtio.c_cflag |= CSTOPB; break;default: perror("unsupported stop bits\n"); return -1;}newtio.c_cc[VTIME] = 0; /* Time-out value (tenths of a second) [!ICANON]. */newtio.c_cc[VMIN] = 0; /* Minimum number of bytes read at once [!ICANON]. */tcflush(fd, TCIOFLUSH); if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio) != 0) {perror("tcsetattr");return -1;}return 0; }Note:

• 首先保存了原先串口配置，為了方便演示，這里保存為局部變量，實際使用時是需要把配置保存到全局 termios 結構體中的。使用tcgetattr還可以測試配置是否正確、串口是否可用等。返回值參見 man 手冊；
• 使用 CLOCAL 用于忽略所有 MODEM 狀態信號線，CREAD 標志用于使能接收。CSIZE 為數據位掩碼；
• 調用 cfsetispeed與cfsetospeed參數設置波特率，函數中引用了兩個數組，在后面的完整代碼中會看到，這樣書寫可以簡化設置代碼；
• 通過控制 c_cflag 與 c_iflag 配置串口數據位、停止位以及校驗設置等；
• VTIME與VMIN作用已經講解多次，不再贅述，值得注意的是，TIME 值的單位是十分之一秒；
• 通過 tcflush清空輸入和輸出緩沖區，根據實際需要修改；
• 最后通過 tcsetattr 函數對將配置實際作用于串口；

數據讀寫直接使用 read、write 函數接口就可以了，因此沒有列舉出來。下面給出完整的串口讀寫測試代碼： /* TTY testing utility (using tty driver)* Copyright (c) 2017* This program is free software; you can redistribute it and/or modify* it under the terms of the GNU General Public License as published by* the Free Software Foundation; either version 2 of the License.** Cross-compile with cross-gcc -I /path/to/cross-kernel/include*/#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <termios.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> int speed_arr[] = {B115200,B57600,B38400,B19200,B9600,B4800,B2400,B1200,B300 };int name_arr[] = {115200,57600,38400,19200,9600,4800,2400,1200,300 };/*** libtty_setopt - config tty device* @fd: device handle* @speed: baud rate to set* @databits: data bits to set* @stopbits: stop bits to set* @parity: parity set** The function return 0 if success, or -1 if fail.*/ int libtty_setopt(int fd, int speed, int databits, int stopbits, char parity) {struct termios newtio;struct termios oldtio;int i;bzero(&newtio, sizeof(newtio));bzero(&oldtio, sizeof(oldtio));if (tcgetattr(fd, &oldtio) != 0) {perror("tcgetattr"); return -1; }newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD;newtio.c_cflag &= ~CSIZE;/* set tty speed */for (i = 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++) {if (speed == name_arr[i]) { cfsetispeed(&newtio, speed_arr[i]); cfsetospeed(&newtio, speed_arr[i]); } }/* set data bits */switch (databits) {case 5: newtio.c_cflag |= CS5;break;case 6: newtio.c_cflag |= CS6;break;case 7: newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8: newtio.c_cflag |= CS8;break; default: fprintf(stderr, "unsupported data size\n");return -1; }/* set parity */switch (parity) { case 'n':case 'N':newtio.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */newtio.c_iflag &= ~INPCK; /* Disable input parity check */break; case 'o': case 'O': newtio.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* Odd parity instead of even */newtio.c_iflag |= INPCK; /* Enable input parity check */break; case 'e': case 'E': newtio.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */ newtio.c_cflag &= ~PARODD; /* Even parity instead of odd */ newtio.c_iflag |= INPCK; /* Enable input parity check */break;default: fprintf(stderr, "unsupported parity\n");return -1; } /* set stop bits */ switch (stopbits) { case 1: newtio.c_cflag &= ~CSTOPB; break;case 2: newtio.c_cflag |= CSTOPB; break;default: perror("unsupported stop bits\n"); return -1;}newtio.c_cc[VTIME] = 0; /* Time-out value (tenths of a second) [!ICANON]. */newtio.c_cc[VMIN] = 0; /* Minimum number of bytes read at once [!ICANON]. */tcflush(fd, TCIOFLUSH); if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio) != 0) {perror("tcsetattr");return -1;}return 0; }/*** libtty_open - open tty device* @devname: the device name to open** In this demo device is opened blocked, you could modify it at will.*/ int libtty_open(const char *devname) {int fd = open(devname, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); int flags = 0;if (fd == -1) { perror("open device failed");return -1; }flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);flags &= ~O_NONBLOCK;if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {printf("fcntl failed.\n");return -1;}if (isatty(fd) == 0){printf("not tty device.\n");return -1;}elseprintf("tty device test ok.\n");return fd; }/*** libtty_close - close tty device* @fd: the device handle**/ int libtty_close(int fd) {return close(fd); }void tty_test(int fd) {int nwrite, nread;char buf[100];memset(buf, 0x32, sizeof(buf));while (1) {nwrite = write(fd, buf, sizeof(buf));printf("wrote %d bytes already.\n", nwrite);nread = read(fd, buf, sizeof(buf));printf("read %d bytes already.\n", nread);sleep(2);}}int main(int argc, char *argv[]) {int fd;int ret;fd = libtty_open("/dev/ttyUSB0");if (fd < 0) {printf("libtty_open error.\n");exit(0);}ret = libtty_setopt(fd, 9600, 8, 1, 'n');if (ret != 0) {printf("libtty_setopt error.\n");exit(0);}tty_test(fd);ret = libtty_close(fd);if (ret != 0) {printf("libtty_close error.\n");exit(0);} } 執行成功的話，會在終端屏幕上看到每隔兩秒輸出串口成功發送和接收的字節數，測試時可以直接短接串口的發送和接收引腳進行測試。以下為成功測試截圖：

關于?Linux?串口編程的其他文章，可以移步至以下鏈接：

《Linux 串口編程<一> 一些背景》

《Linux 串口編程<二> 深入了解 termios》

《Linux 串口編程<三> 使用termios與API 進行串口程序開發》

《Linux 串口編程<四> 串口設備程序開發》

有疑問的讀者可以給我郵件或者評論，覺得對你有幫助就點贊吧~:-D

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 串口编程四 串口设备程序开发的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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