嵌入式Linux系列第7篇：操做UART

1linux

引言ios

串口是咱們實際工做中常用的一個接口，好比咱們在Linux下使用的debug串口，它用來登陸Linux系統，輸出log。另外咱們也會使用串口和外部的一些模塊通訊，好比GPS模塊、RS485等。這裏對Linux下串口使用作個總結，但願對你們有所幫助。

2git

環境介紹github

2.1.硬件

1) 網上的一個第三方作的NUC972開發板：

有興趣購買的朋友，能夠去他們的淘寶店購買：

https://s.click.taobao.com/X8mza8w

此次要控制的是板子底板上DB9串口：

對應NUC972的PE3和PE2引腳。

2) 2根USB轉RS232線，一個用來鏈接板子的debug串口UART0，另一個用來鏈接板子上的串口UART1.

2.2.軟件

1) 咱們在上一篇《Linux學習系列六：操做GPIO》的基礎上改動下Linux內核配置，生成新的970uimage並燒寫到板子裏。

2) uboot、rootfs使用板子裏默認的，爲了增長micorcom命令，須要使用busybox生成，而後經過U盤導入到板子裏。Busybox具體使用參考《Linux學習系列五：Nand Flash根文件系統製做》

3)交叉工具鏈arm_linux_4.8.tar.gz

3web

Busybox生成microcom命令編程

microcom命令相似於windows下的串口調試助手，在調試串口時很是有用，默認狀況下板子裏不支持這個命令，須要用busybox去生成。

1）busybox的使用若是你們有遺忘，能夠參考《Linux 學習系列五：Nand Flash 根文件系統製做》中詳細介紹，首先咱們把原來的~/nuc972/rootfs目錄裏的內容給刪掉

2）進入到busybox目錄，make menuconfig，輸入/, 搜索microcom，找到配置它的位置

而後進入到對應的位置，把microcom選中。

3) 編譯make，安裝make install，而後壓縮一下生成rootfs.tar

4) 經過U盤導入到板子裏，放到根目錄下解壓，這樣板子就支持microcom命令了。

4windows

內核配置緩存

1)爲了使用UART1，須要在內核裏作以下配置：

Device Drivers --->

Character devices --->

Serial drivers

[*] NUC970/N9H30 UART1 support

保存生成新的.config 文件。

2）make uImage，生成新的970uimage文件，將其單獨下載到板子裏便可。

5微信

UART操做app

5.1.命令行操做

咱們將板子上的兩個串口同時和PC機鏈接，經過debug串口登陸Linux系統操做UART1，PC端打開串口調試助手，選擇UART1對應的串口，這樣板子經過UART1就能夠和PC之間進行數據的收發了。

登陸板子後，輸入下面指令：

microcom -s 115200 /dev/ttyS1

/dev下的ttyS1對應的就是UART1設備。

microcom 命令後的-s 115200，表示設置波特率爲115200bps。

若是你想了解microcom的詳細實現機制，能夠到busybox的目錄miscutils查看microcom.c源代碼便可。

輸入上述命令後，當此串口收到數據後，就會自動在窗口中顯示出來，若是鍵盤輸入字符，就會自動經過此串口發送出去。咱們能夠雙向收發測試。

注意：

1) micrcom指令退出的方式是Ctrl+x，不是Ctrl+c，若是輸入Ctrl+c，它實際上是發送了0x03字符。

2) 有些工程師喜歡用cat 指令去查看串口就沒有收到數，其實這是不對的，咱們作下面這個測試，爲了方便起見，咱們讓PC端1s一次定時發送

使用micrcom的話，

microcom -s 115200 /dev/ttyS1

會看到在不斷的接收數據

咱們Ctrl+x先關掉microcom，直接輸入

cat /dev/ttyS1

會有什麼結果呢？

什麼都沒有收到。

因此千萬不要直接用cat去判斷串口是否有數據接收，爲何有時能收到呢，那是由於串口設備在某個地方被打開(調用了open函數)了。

好比你讓microcom指令在後臺執行

microcom -s 115200 /dev/ttyS1 &

這時再使用cat指令就能夠顯示數據了。

5.2.C語言串口編程

咱們看下在C代碼裏如何操做串口，下面是一個例子：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <asm/termios.h>#include <memory.h>
#define DEV_NAME "/dev/ttyS1"int main (int argc, char *argv[]){ int fd; int len, i,ret;  char buf[] = "Hello TopSemic! \n";  fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY);  if(fd < 0) { perror(DEV_NAME); return -1;   }  len = write(fd, buf, sizeof(buf)); if (len < 0)  { printf("write data error \n"); }  memset(buf,0x00,sizeof(buf)); len = read(fd, buf, sizeof(buf));  if (len < 0)  { printf("read error \n"); return -1;  }  printf("%s", buf);  return(0);}

將它編譯後放到板子裏，注意上述代碼沒有設置串口波特率，默認值是9600，須要在串口調試助手中正確配置，運行一下咱們先看看效果：

交叉驗證下，咱們把UART1的波特率設置爲115200後，結果以下，能夠看到是沒法正確接收到數據的。

上述程序工做過程是串口先發送一串數據，而後一直停在read函數處不動，直到接收到數據後返回退出。此時串口工做在阻塞模式下。所謂阻塞和非阻塞的含義以下：

阻塞：

對於read，指當串口輸入緩存區沒有數據的時候，read函數將會阻塞在這裏，直到串口輸入緩存區中有數據可讀取，read讀到了須要的字節數以後，返回值爲讀到的字節數；

對於write，指當串口輸出緩衝區滿，或剩下的空間小於將要寫入的字節數，則write將阻塞，一直到串口輸出緩衝區中剩下的空間大於等於將要寫入的字節數，執行寫入操做，返回寫入的字節數。

非阻塞：

對於read，指當串口輸入緩衝區沒有數據的時候，read函數當即返回，返回值爲-1。

對於write，指當串口輸出緩衝區滿，或剩下的空間小於將要寫入的字節數，則write將進行寫操做，寫入當前串口輸出緩衝區剩下空間容許的字節數，而後返回寫入的字節數。

在打開串口文件時，打開模式加上O_NDELAY能夠以非阻塞方式打開串口；反之，不加上O_NDEAY，默認以阻塞方式打開串口。上述第一例子中沒有加O_NDEAY標誌，因此工做在阻塞模式下，下面再看個例子，咱們加上O_NDEAY

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <asm/termios.h>#include <memory.h>
#define DEV_NAME "/dev/ttyS1" int main (int argc, char *argv[]){ int fd; int len, i,ret; char buf[] = "Hello TopSemic! \n";
 fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY|O_NDELAY); if(fd < 0) { perror(DEV_NAME); return -1; }
 len = write(fd, buf, sizeof(buf)); if (len < 0) { printf("write data error \n"); } while(1) { memset(buf,0x00,sizeof(buf)); len = read(fd, buf, sizeof(buf));
 printf("len:%d \n",len); if(len>0) printf("%s", buf); usleep(100000); }}

這時程序運行結果以下，在串口接收不到數據時，read函數當即返回，返回值是-1，當接收到數據後，返回值是接收到數據值長度。

你們可能注意到，上述代碼沒有關於串口的參數配置，好比波特率、校驗位、數據位、中止位的設置，實際應用中極可能是要修改這些參數的，最多見的就是修改波特率，下面例子在上面的基礎上修改以下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <asm/termios.h>#include <memory.h>#include <signal.h>
 #define DEV_NAME "/dev/ttyS1"static struct termios newtios,oldtios; /*termianal settings */
static int saved_portfd=-1; /*serial port fd */
static void reset_tty_atexit(void){ if(saved_portfd != -1) { tcsetattr(saved_portfd,TCSANOW,&oldtios); } }
/*cheanup signal handler */static void reset_tty_handler(int signal){ if(saved_portfd != -1) { tcsetattr(saved_portfd,TCSANOW,&oldtios); } _exit(EXIT_FAILURE);}
static set_port_attr (int portfd,int baudrate){ struct sigaction sa;  /*get serial port parnms,save away */ tcgetattr(portfd,&newtios); memcpy(&oldtios,&newtios,sizeof newtios); /* configure new values */ cfmakeraw(&newtios); /*see man page */ newtios.c_iflag |=IGNPAR; /*ignore parity on input */ newtios.c_oflag &= ~(OPOST | ONLCR | OLCUC | OCRNL | ONOCR | ONLRET | OFILL);  newtios.c_cc[VMIN]=1; /* block until 1 char received */ newtios.c_cc[VTIME]=0; /*no inter-character timer */ switch(baudrate) { case 9600: cfsetispeed(&newtios,B9600); cfsetospeed(&newtios,B9600); break; case 19200: cfsetispeed(&newtios,B19200); cfsetospeed(&newtios,B19200); break; case 38400: cfsetispeed(&newtios,B38400); cfsetospeed(&newtios,B38400); break; case 115200: cfsetispeed(&newtios,B115200); cfsetospeed(&newtios,B115200); break; } /* register cleanup stuff */ atexit(reset_tty_atexit); memset(&sa,0,sizeof sa); sa.sa_handler = reset_tty_handler; sigaction(SIGHUP,&sa,NULL); sigaction(SIGINT,&sa,NULL); sigaction(SIGPIPE,&sa,NULL); sigaction(SIGTERM,&sa,NULL); /*apply modified termios */ saved_portfd=portfd; tcflush(portfd,TCIFLUSH); tcsetattr(portfd,TCSADRAIN,&newtios); return portfd;
}
int main (int argc, char *argv[]){ int fd; int len, i,ret; char buf[] = "Hello TopSemic! \n";  fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY|O_NDELAY); if(fd < 0) { perror(DEV_NAME); return -1; }  set_port_attr (fd,115200);
 len = write(fd, buf, sizeof(buf)); if (len < 0) { printf("write data error \n"); } while(1) {  memset(buf,0x00,sizeof(buf)); len = read(fd, buf, sizeof(buf));
 printf("len:%d \n",len); if(len>0) printf("%s", buf);  usleep(100000); }
 return 0;}