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串口通信编程(linux)一

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powerful1|  楼主 | 2015-1-27 23:06 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
rs232是三芯通信,即DB9的第2引脚RXD(接收)、第3引脚TXD(发送数据)、第5引脚DG(信号地)。

rs232是三芯通信,485是两芯通讯的,RS-232串口线 通常 是 DB9--DB9 的 串口通信线,9芯

RS-485数据线 是 双绞线或者屏蔽双绞线,232传输距离较近,485传输距离比较远,485是单工(向)通讯,232是双工(向)的。

通信编程都没有区别,都是按照RS232编程的,计算机没有485接口,需要用一个232转485的转换器就可以了。

串口的操作一般都通过四个步骤来完成:
1、打开串口
2、配置串口:对串口的波特率、数据位、停止位、校验码、等进行设置。
3、读写串口
4、关闭串口

        在linux下编写终端程序时,有规范模式,非规范模式(原始模式特殊的非规范模式)之分。不用于终端,而是在串口这种使用情况下,一般设置为原始模式(非规范的一种特殊情况)。但用read()函数,希望从串口接收指定的数量的字符时,往往接收到的实际字符数,都与指定的不同。如本人用read()希望接收 10 bytes的数据,但实验后发现,分了几次才接收到,俩次接收2bytes ,两次接收3bytes。

查阅相关资料得知:

      一般地串口的读写模式有直接模式和缓存模式,在直接模式下,串口的读写都是单字节的,也就是说一次的read或write只能操作一个字节;但是大部份串口芯片都支持缓存模式,缓存模式一般同时支持中断聚合和超时机制,也就是说在有数据时,当缓存满或者超时时间到时,都会触发读或写中断。写的时候可以将要操作的数据先搬到缓存里,然后启动写操作,芯片会自动将一连串的数据写出,在读的时候类似,一次读到的是串口芯片缓存里的数据。串口设备的缓存一般有限,一次能read到的最大字节数就是缓存的容量。所以串口芯片的缓存容量决定了你一次能收到的字节数。

     本人用一个usb转232来充当串口接收时,发现一次可以接收8个bytes。对于具体一次传输多少字节也不去追究了,总之通讯过程中无法保证一次发送的数据肯定是一次接收的,所以必须写代码来一次一次的接收,直到接收满足预定的为止,当然在此过程中得使用select/poll来避免超时接收。

      即从通讯的角度来说,接受方必须自己解决如何识别一个祯的问题.(操作串口相当于操作物理层,OSI/ISO模型中的第一层,解决祯同步问题是第二层的任务,所以我们需要自己搭一个第二层。也就是说:我们需要通过定义通讯协议,规定数据的内容自己分析什么时候收完了一次需要的数据。因为通讯过程中无法保证一次发送的数据肯定是一次接收的)

       简单的串口编程,一般设置成阻塞模式,便可以了。但是在大多数应用场合,把串口设置成阻塞模式是很不实用的,如read()时,如果没有数据发来,这程序一直会阻塞在这里(除非用多线程)。因此一般把其设置为非阻塞模式。一般是需要用串口读取指定长度的数据,但是read函数实际读取的数据长度,往往会与指定的不同,所以必须自己编写一个读写N字节数据的函数:很快想到用个循环,但是循环中必须有 ‘即使一直没有收到指定长度的数据但在一定时间后也必须跳出循环’的机制,否则就与阻塞模式的没有区别了(也就是让函数一直等,等到指定长度数据接收为止)。参考下APUE的程序清单14-11的readn()函数,此函数看似很好,但是它不适合用于串口的读取,因为它一旦if(nread = read(fd, ptr, nleft) < 0) 就立刻会跳出循环,没有丝毫的时间上的容限,而串口的接收必然没有这么快,如若波特率为1200,是比较慢的。俩个字节传输的间隔,其都会被判断为错误而跳出。当然该函数对于读写文件是非常好用的。

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 */
}

非阻塞I/O使我们的操作要么成功,要么立即返回错误,不被阻塞。
对于一个给定的描述符两种方法对其指定非阻塞I/O:
(1)调用open获得描述符,并指定O_NONBLOCK标志
(2)对已经打开的文件描述符,调用fcntl,打开O_NONBLOCK文件状态标志。
int flags,s为描述符

C/C++ code
flags = fcntl( s, F_GETFL, 0 ) )
fcntl( s, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK )



再次参考下APUE的tread() 和treadn()函数,这组函数结合了select函数,使得在放弃之前,有了个时间来阻塞。有了一定的时间容限。例如把select中的tv.tv_sec = 1;这样就不会把 原本正常的俩个字节的时间间隔,误判为错误了。ssize_t

tread(int fd, void *buf, size_t nbytes, unsigned int timout)

{

       int                         nfds;

       fd_set                   readfds;

       struct timeval  tv;



       tv.tv_sec = timout;

       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 */

}

实际应用如:

某个串口通信协议一帧为10个字节,linux 必须接收1帧后去解析该帧的命令。波特率1200 。在linux中必须有个读取一帧数据的函数,该函数不能‘一直等待接收10个字节’,而必须在一定时间内没有收到完整的一帧就放弃该帧,这样才能防止对方发送错误或者通信中的错误带来的问题。利用treadn()很好的配合该思路的实现。可以定时限为10ms。如果超过10ms(可以设置长点)这treadn()也会返回,这时判断如果实际收到的数据小于10,则丢弃即可。本人用1200的波特率,tv设置成了500us,工作的很好。

1、串口操作需要的头文件:

#include <stdio.h>         //标准输入输出定义
#include <stdlib.h>        //标准函数库定义
#include <unistd.h>       //Unix标准函数定义
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>          //文件控制定义
#include <termios.h>     //POSIX中断控制定义
#include <errno.h>        //错误号定义

2.打开串口

串口位于/dev中,可作为标准文件的形式打开,其中:
串口1 /dev/ttyS0
串口2 /dev/ttyS1
代码如下:

int fd;
fd = open(“/dev/ttyS0”, O_RDWR);
if(fd == -1)
{
    Perror(“串口1打开失败!”);
}
//else
    //fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);

除了使用O_RDWR标志之外,通常还会使用O_NOCTTY和O_NDELAY这两个标志。
O_NOCTTY:告诉Unix这个程序不想成为“控制终端”控制的程序,不说明这个标志的话,任何输入都会影响你的程序。
O_NDELAY:告诉Unix这个程序不关心DCD信号线状态,即其他端口是否运行,不说明这个标志的话,该程序就会在DCD信号线为低电平时停止

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