即從通信的角度來講，接受方必須本身解決如何識別一個禎的問題。
（操做串口至關於操做物理層，OSI／ISO模型中的第一層，解決禎同步問題是第二層的任務，因此咱們須要本身搭一個第二層。
也就是說：咱們須要經過定義通信協議，規定數據的內容本身分析何時收完了一次須要的數據。由於通信過程當中沒法保證一次發送的數據確定是一次接收的）
下面來解決識別幀的問題：
不是編寫終端，咱們一幫都採用原始模式；進行簡單的串口編程，通常設置成阻塞模式，即可以了。可是在大多數應用場合，把串口設置成阻塞模式是很不實用的，如read()時，若是沒有數據發來，這程序一直會阻塞在這裏（除非用多線程）。所以通常把其設置爲非阻塞模式。通常是須要用串口讀取指定長度的數據，可是read函數實際讀取的數據長度，每每會與指定的不一樣，因此必須本身編寫一個讀寫N字節數據的函數:
很快想到用個循環，可是循環中必須有 ‘即便一直沒有收到指定長度的數據但在必定時間後也必須跳出循環’的機制，不然就與阻塞模式的沒有區別了（也就是讓函數一直等，等到指定長度數據接收爲止）。參考下APUE的程序清單14-11的readn（）函數，此函數看似很好，可是它不適合用於串口的讀取，由於它一旦if(nread = read(fd, ptr, nleft) < 0) 就馬上會跳出循環，沒有絲毫的時間上的容限，而串口的接收必然沒有這麼快，如若波特率爲1200，是比較慢的。倆個字節傳輸的間隔，其都會被判斷爲錯誤而跳出。固然該函數對於讀寫文件是很是好用的。
ssize_t /* Read "n" bytes from a descriptor */
readn(int fd, void *ptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nread;
nleft = n;
while (nleft > 0) {
if ((nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) {
if (nleft == n)
return(-1); /* error, return -1 */
else
break; /* error, return amount read so far */
} else if (nread == 0) {
break; /* EOF */
}
nleft -= nread;
ptr += nread;
}
return(n - nleft); /* return >= 0 */
}
再次參考下APUE的tread() 和treadn（）函數，這組函數結合了select函數，使得在放棄以前，有了個時間來阻塞。有了必定的時間容限。例如把select中的tv.tv_sec = 1;這樣就不會把 本來正常的倆個字節的時間間隔，誤判爲錯誤了。編程
ssize_t數組
tread(int fd, void *buf, size_t nbytes, unsigned int timout)緩存
{多線程
int nfds;異步
fd_set readfds;函數
struct timeval tv;測試
tv.tv_sec = timout;ui
tv.tv_usec = 0;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(fd, &readfds);
nfds = select(fd+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
if (nfds <= 0) {
if (nfds == 0)
errno = ETIME;
return(-1);
}
return(read(fd, buf, nbytes));
}
ssize_t
treadn(int fd, void *buf, size_t nbytes, unsigned int timout)
{
size_t nleft;
ssize_t nread;
nleft = nbytes;
while (nleft > 0) {
if ((nread = tread(fd, buf, nleft, timout)) < 0) {
if (nleft == nbytes)
return(-1); /* error, return -1 */
else
break; /* error, return amount read so far */
} else if (nread == 0) {
break; /* EOF */
}
nleft -= nread;
buf += nread;
}
return(nbytes - nleft); /* return >= 0 */
}
實際應用如：
某個串口通訊協議一幀爲10個字節，linux 必須接收1幀後去解析該幀的命令。波特率1200 。在linux中必須有個讀取一幀數據的函數，該函數不能‘一直等待接收10個字節’，而必須在必定時間內沒有收到完整的一幀就放棄該幀，這樣才能防止對方發送錯誤或者通訊中的錯誤帶來的問題。 利用treadn()很好的配合該思路的實現。能夠定時限爲10ms。若是超過10ms（能夠設置長點）這treadn()也會返回，這時判斷若是實際收到的數據小於10，則丟棄便可。本人用1200的波特率，tv設置成了500us，工做的很好。
最後貼一個經典的串口編程基礎：
1.串口操做須要的頭文件
#include <stdio.h> //標準輸入輸出定義
#include <stdlib.h> //標準函數庫定義
#include <unistd.h> //Unix標準函數定義
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> //文件控制定義
#include <termios.h> //POSIX中斷控制定義
#include <errno.h> //錯誤號定義
2.打開串口
串口位於/dev中，可做爲標準文件的形式打開，其中：
串口1 /dev/ttyS0
串口2 /dev/ttyS1
代碼以下：
int
fd;
fd = open(「/dev/
ttyS0」, O_RDWR);
if(fd == -1
)
{
Perror(「串口1打開失敗！」);
}
//
else
//fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);
除了使用O_RDWR標誌以外，一般還會使用O_NOCTTY和O_NDELAY這兩個標誌。
O_NOCTTY：告訴Unix這個程序不想成爲「控制終端」控制的程序，不說明這個標誌的話，任何輸入都會影響你的程序。
O_NDELAY：告訴Unix這個程序不關心DCD信號線狀態，即其餘端口是否運行，不說明這個標誌的話，該程序就會在DCD信號線爲低電平時中止。
3.設置波特率
最基本的串口設置包括波特率、校驗位和中止位設置，且串口設置主要使用termios.h頭文件中定義的termios結構，以下：
struct termios
{
tcflag_t c_iflag; //輸入模式標誌
tcflag_t c_oflag; //輸出模式標誌
tcflag_t c_cflag; //控制模式標誌
tcflag_t c_lflag; //本地模式標誌
cc_t c_line; //line discipline
cc_t c_cc[NCC]; //control characters
}
代碼以下：
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 SetSpeed(int fd, int
speed)
{
int
i;
struct termios Opt; //定義termios結構
if(tcgetattr(fd, &Opt) != 0
)
{
perror(「tcgetattr fd」);
return
;
}
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]);
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt) != 0
)
{
perror(「tcsetattr fd」);
return
;
}
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
}
}
}
注意tcsetattr函數中使用的標誌：
TCSANOW：當即執行而不等待數據發送或者接受完成。
TCSADRAIN：等待全部數據傳遞完成後執行。
TCSAFLUSH：Flush input and output buffers and make the change
4.設置數據位、中止位和校驗位
如下是幾個數據位、中止位和校驗位的設置方法：（如下均爲1位中止位）
8位數據位、無校驗位：
Opt.c_cflag &= ~PARENB;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS8;
7位數據位、奇校驗：
Opt.c_cflag |= PARENB;
Opt.c_cflag |= PARODD;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS7;
7位數據位、偶校驗：
Opt.c_cflag |= PARENB;
Opt.c_cflag &= ~PARODD;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS7;
7位數據位、Space校驗：
Opt.c_cflag &= ~PARENB;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS7;
代碼以下：
int SetParity(int fd, int databits, int stopbits, int
parity)
{
struct
termios Opt;
if(tcgetattr(fd, &Opt) != 0
)
{
perror("tcgetattr fd"
);
return
FALSE;
}
Opt.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); //通常必設置的標誌
switch(databits) //設置數據位數
{
case 7
:
Opt.c_cflag &= ~
CSIZE;
Opt.c_cflag |=
CS7;
break
;
case 8
:
Opt.c_cflag &= ~
CSIZE;
Opt.c_cflag |=
CS8;
berak;
default
:
fprintf(stderr, "Unsupported data size.\n"
);
return
FALSE;
}
switch(parity) //設置校驗位
{
case 'n'
:
case 'N'
:
Opt.c_cflag &= ~PARENB; //清除校驗位
Opt.c_iflag &= ~INPCK; //enable parity checking
break
;
case 'o'
:
case 'O'
:
Opt.c_cflag |= PARENB; //enable parity
Opt.c_cflag |= PARODD; //奇校驗
Opt.c_iflag |= INPCK //disable parity checking
break
;
case 'e'
:
case 'E'
:
Opt.c_cflag |= PARENB; //enable parity
Opt.c_cflag &= ~PARODD; //偶校驗
Opt.c_iflag |= INPCK; //disable pairty checking
break
;
case 's'
:
case 'S'
:
Opt.c_cflag &= ~PARENB; //清除校驗位
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB; //??????????????
Opt.c_iflag |= INPCK; //disable pairty checking
break
;
default
:
fprintf(stderr, "Unsupported parity.\n"
);
return
FALSE;
}
switch(stopbits) //設置中止位
{
case 1
:
Opt.c_cflag &= ~
CSTOPB;
break
;
case 2
:
Opt.c_cflag |=
CSTOPB;
break
;
default
:
fprintf(stderr, "Unsupported stopbits.\n"
);
return
FALSE;
}
opt.c_cflag |= (CLOCAL |
CREAD);
opt.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE |
ISIG);
opt.c_oflag &= ~
OPOST;
opt.c_oflag &= ~(ONLCR | OCRNL); //添加的
opt.c_iflag &= ~(ICRNL |
INLCR);
opt.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); //添加的
tcflush(fd, TCIFLUSH);
Opt.c_cc[VTIME]
= 0; //設置超時爲15sec
Opt.c_cc[VMIN] = 0; //Update the Opt and do it now
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt) != 0
)
{
perror("tcsetattr fd"
);
return
FALSE;
}
return
TRUE;
}
5.某些設置項
在第四步中咱們看到一些比較特殊的設置，下面簡述一下他們的做用。
c_cc數組的VSTART和VSTOP元素被設定成DC1和DC3，表明ASCII標準的XON和XOFF字符，若是在傳輸這兩個字符的時候就傳不過去，須要把軟件流控制屏蔽，即：
Opt.c_iflag &= ~ (IXON | IXOFF | IXANY);
有時候，在用write發送數據時沒有鍵入回車，信息就發送不出去，這主要是由於咱們在輸入輸出時是按照規範模式接收到回車或換行才發送，而更多狀況下咱們是沒必要鍵入回車或換行的。此時應轉換到行方式輸入，不經處理直接發送，設置以下：
Opt.c_lflag &= ~ (ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
還存在這樣的狀況：發送字符0X0d的時候，每每接收端獲得的字符是0X0a，緣由是由於在串口設置中c_iflag和c_oflag中存在從NL-CR和CR-NL的映射，即串口能把回車和換行當成同一個字符，能夠進行以下設置屏蔽之：
Opt.c_iflag &= ~ (INLCR | ICRNL | IGNCR);
Opt.c_oflag &= ~(ONLCR | OCRNL);
6.讀寫串口
發送數據方式以下，write函數將返回寫的位數或者當錯誤時爲-1。
char buffer[1024];
int length;
int nByte;
nByte = write(fd, buffer, length);
讀取數據方式以下，原始數據模式下每一個read函數將返回實際串口收到的字符數，若是串口中沒有字符可用，回叫將會阻塞直到如下幾種狀況：有字符進入；一個間隔計時器失效；錯誤發送。
在打開串口成功後，使用fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY)語句，可使read函數當即返回而不阻塞。FNDELAY選項使read函數在串口無字符時當即返回且爲0。
char buffer[1024];
int length;
int readByte;
readByte = read(fd, buffer, len);
注意：設置爲原始模式傳輸數據的話，read函數返回的字符數是實際串口收到的字符數。Linux下直接用read讀串口可能會形成堵塞，或者數據讀出錯誤，此時可以使用tcntl或者select等函數實現異步讀取。用select先查詢com口，再用read去讀就能夠避免上述錯誤。
7.關閉串口
串口做爲文件來處理，因此通常的關閉文件函數便可：
close(fd);
8.例子
這個例子中，須要打開串口1，設置9600波特率、8位數據位、1位中止位以及空校驗，以後利用while語句循環判斷串口中是否能夠讀出數據，將串口中數據連續讀出後從新寫回到串口中。
該程序可與minicom聯合測試。
#include <stdio.h>
#include
<stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include
<sys/stat.h>
#include
<fcntl.h>
#include <termios.h>
#include
<errno.h>
main()
{
int
fd;
int
i;
int
len;
int n = 0
;
char read_buf[256
];
char write_buf[256
];
struct
termios opt;
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY); //默認爲阻塞讀方式
if(fd == -1
)
{
perror("open serial 0\n"
);
exit(0
);
}
tcgetattr(fd, &
opt);
cfsetispeed(&
opt, B9600);
cfsetospeed(&
opt, B9600);
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt) != 0
)
{
perror("tcsetattr error"
);
return -1
;
}
opt.c_cflag &= ~
CSIZE;
opt.c_cflag |=
CS8;
opt.c_cflag &= ~
CSTOPB;
opt.c_cflag &= ~
PARENB;
opt.c_cflag &= ~
INPCK;
opt.c_cflag |= (CLOCAL |
CREAD);
opt.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE |
ISIG);
opt.c_oflag &= ~
OPOST;
opt.c_oflag &= ~(ONLCR | OCRNL); //添加的
opt.c_iflag &= ~(ICRNL |
INLCR);
opt.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); //添加的
opt.c_cc[VTIME] = 0
;
opt.c_cc[VMIN] = 0
;
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
printf("configure complete\n"
);
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt) != 0
)
{
perror("serial error"
);
return -1
;
}
printf("start send and receive data\n"
);
while(1
)
{
n = 0
;
len = 0
;
bzero(read_buf, sizeof(read_buf)); //相似於memset
bzero(write_buf, sizeof
(write_buf));
while( (n = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) > 0
)
{
for(i = len; i < (len + n); i++
)
{
write_buf[i] = read_buf[i -
len];
}
len +=
n;
}
write_buf[len] = '\0'
;
printf("Len %d \n"
, len);
printf("%s \n"
, write_buf);
n =
write(fd, write_buf, len);
printf("write %d chars\n"
,n);
sleep(2
);
}
}
9.附錄
c_cflag用於設置控制參數，除了波特率外還包含如下內容：
EXTA External rate clock
EXTB External rate clock
CSIZE Bit mask for data bits
CS5 5個數據位
CS6 6個數據位
CS7 7個數據位
CS8 8個數據位
CSTOPB 2箇中止位（清除該標誌表示1箇中止位
PARENB 容許校驗位
PARODD 使用奇校驗（清除該標誌表示使用偶校驗）
CREAD Enable receiver
HUPCL Hangup (drop DTR) on last close
CLOCAL Local line – do not change 「owner」 of port
LOBLK Block job control outpu
c_cflag標誌能夠定義CLOCAL和CREAD，這將確保該程序不被其餘端口控制和信號干擾，同時串口驅動將讀取進入的數據。CLOCAL和CREAD一般老是被是能的。
c_lflag用於設置本地模式，決定串口驅動如何處理輸入字符，設置內容以下：
ISIG Enable SIGINTR, SIGSUSP, SIGDSUSP, and SIGQUIT signals
ICANON Enable canonical input (else raw)
XCASE Map uppercase \lowercase (obsolete)
ECHO Enable echoing of input characters
ECHOE Echo erase character as BS-SP-BS
ECHOK Echo NL after kill character
ECHONL Echo NL
NOFLSH Disable flushing of input buffers after interrupt or quit characters
IEXTEN Enable extended functions
ECHOCTL Echo control characters as ^char and delete as ~?
ECHOPRT Echo erased character as character erased
ECHOKE BS-SP-BS entire line on line kill
FLUSHO Output being flushed
PENDIN Retype pending input at next read or input char
TOSTOP Send SIGTTOU for background output
c_iflag用於設置如何處理串口上接收到的數據，包含以下內容：
INPCK Enable parity check
IGNPAR Ignore parity errors
PARMRK Mark parity errors
ISTRIP Strip parity bits
IXON Enable software flow control (outgoing)
IXOFF Enable software flow control (incoming)
IXANY Allow any character to start flow again
IGNBRK Ignore break condition
BRKINT Send a SIGINT when a break condition is detected
INLCR Map NL to CR
IGNCR Ignore CR
ICRNL Map CR to NL
IUCLC Map uppercase to lowercase
IMAXBEL Echo BEL on input line too long
c_oflag用於設置如何處理輸出數據，包含以下內容：
OPOST Postprocess output (not set = raw output)
OLCUC Map lowercase to uppercase
ONLCR Map NL to CR-NL
OCRNL Map CR to NL
NOCR No CR output at column 0
ONLRET NL performs CR function
OFILL Use fill characters for delay
OFDEL Fill character is DEL
NLDLY Mask for delay time needed between lines
NL0 No delay for NLs
NL1 Delay further output after newline for 100 milliseconds
CRDLY Mask for delay time needed to return carriage to left column
CR0 No delay for CRs
CR1 Delay after CRs depending on current column position
CR2 Delay 100 milliseconds after sending CRs
CR3 Delay 150 milliseconds after sending CRs
TABDLY Mask for delay time needed after TABs
TAB0 No delay for TABs
TAB1 Delay after TABs depending on current column position
TAB2 Delay 100 milliseconds after sending TABs
TAB3 Expand TAB characters to spaces
BSDLY Mask for delay time needed after BSs
BS0 No delay for BSs
BS1 Delay 50 milliseconds after sending BSs
VTDLY Mask for delay time needed after VTs
VT0 No delay for VTs
VT1 Delay 2 seconds after sending VTs
FFDLY Mask for delay time needed after FFs
FF0 No delay for FFs
FF1 Delay 2 seconds after sending FFs
c_cc定義了控制字符，包含如下內容：
VINTR Interrupt CTRL-C
VQUIT Quit CTRL-Z
VERASE Erase Backspace (BS)
VKILL Kill-line CTRL-U
VEOF End-of-file CTRL-D
VEOL End-of-line Carriage return (CR)
VEOL2 Second end-of-line Line feed (LF)
VMIN Minimum number of characters to read
VSTART Start flow CTRL-Q (XON)
VSTOP Stop flow CTRL-S (XOFF)
VTIME Time to wait for data (tenths of seconds)
注意：控制符VTIME和VMIN之間有複雜的關係。VTIME定義要求等待的時間（百毫米，一般是unsigned char變量），而VMIN定義了要求等待的最小字節數（相比之下，read函數的第三個參數指定了要求讀的最大字節數）。
若是VTIME=0，VMIN=要求等待讀取的最小字節數，read必須在讀取了VMIN個字節的數據或者收到一個信號纔會返回。
若是VTIME=時間量，VMIN=0，無論可否讀取到數據，read也要等待VTIME的時間量。
若是VTIME=時間量，VMIN=要求等待讀取的最小字節數，那麼將從read讀取第一個字節的數據時開始計時，並會在讀取到VMIN個字節或者VTIME時間後返回。
若是VTIME=0，VMIN=0，無論可否讀取到數據，read都會當即返回。
tcflush函數清除串口輸入緩存（終端驅動已接到，但用戶還沒有讀取）或串口輸出緩存（用戶已經寫如緩存，但還沒有發送）。
函數原型：
int tcflush（int filedes，int quene）
參數解釋
filedes： 描述符。
quene取值及含義:
*TCIFLUSH 清除輸入隊列
*TCOFLUSH 清除輸出隊列
*TCIOFLUSH 清除輸入、輸出隊列
舉例：tcflush（fd，TCIOFLUSH）;
另加的說明：
在打開串口後，用戶其實其實已經能夠開始從串口讀取數據了，但若是用戶沒有讀取，數據將被將保存在緩衝區裏。若是用戶不想要開始的一段數據，或者發現緩衝區數據有誤，可使用這個函數將緩衝區清空。
應用舉例：
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
sleep(2);
read_len = read(fd, buff, 10);
這樣，在sleep以前的輸入輸出隊列中的數據都被清空了。
