基于嵌入式Linux下串口應用編程的研究

　　一、引言

　　串口是一種常用的接口，常用的串口有RS-232-C接口。S3C2410X內(nèi)部具有兩個獨立的UART控制器，每個控制器都可以工作在Interrupt（中斷）模式或者DMA（直接存儲訪問）模式。同時，每個UART均具有16字節(jié)的FIFO（先入先出寄存器），支持的最高波特率可達到230.4kb/s.

　　UART的操作主要可分為以下幾個部分：數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、產(chǎn)生中斷、設置波特率、Loopback模式、紅外模式以及硬軟流控模式。

　　在linux中，所有的設備文件一般都位于“/dev”下，其中串口1和串口2對應的設備名依次為“/dev/ttyS0”和“/dev/ttyS1”,而且USB轉(zhuǎn)串口的設備名通常為“/dev/ttyUSB0”

　　和“/dev/ttyUSB1”,下面就詳細講解串口應用編程。

　　二、串口設置詳解

　　讀寫串口設備時需要設置串口的波特率、校驗碼、停止位等等，對于應用程序開發(fā)來說，對于串口設備的設置主要通過如下的結(jié)構(gòu)體完成的：

　　termios是POSIX定義的標準接口，是對虛擬終端、串口等終端類設備的一種抽象。終端有規(guī)范模式、非規(guī)范模式和原始模式這三種工作模式。上述結(jié)構(gòu)體成員的c_lflag的ICANNON標志位用于定義終端的工作模式類型，如果設置這一位說明終端工作與規(guī)范模式下，如果過清除該標志表明終端工作在非規(guī)范模式下。默認情況是工作在規(guī)范模式下。

　　在規(guī)范模式下，對輸入是通過行的方式進行處理的。在輸入行結(jié)束符（包括回車符、EOF等）之前，系統(tǒng)調(diào)用read（）函數(shù)是讀不到輸入的數(shù)據(jù)。在非規(guī)范模式下，輸入全部都是即時生效的，既不需要額外輸入行結(jié)束符，也不需要進行行編輯。在該模式下，用戶可以通過對參數(shù)MIN（c_cc[VMIN]）和TIME（c_cc[VTIME]）的設置來決定調(diào)用read（）函數(shù)的方式。下面是4中不同的設置情況。

　?。?）MIN 以及TIME全部為0的情況下：

　　read（）函數(shù)立即返回。若有可讀的數(shù)據(jù)時，則讀取數(shù)據(jù)并返回被讀取的字節(jié)數(shù)，否則讀取失敗并返回0.

　?。?）MIN大于0,TIME為0:read（）函數(shù)會等待到有MIN個字節(jié)可以被讀取 ,否則一直處于阻塞狀態(tài)。

　?。?）MIN為0,而TIME>0:只要滿足兩種情形下：a、存在數(shù)據(jù)可讀；b、阻塞TIME的十分之一秒，read函數(shù)就會返回，其中返回值為讀取到的字節(jié)數(shù)。如果在有數(shù)據(jù)可讀前超時，則read（）函數(shù)返回值為0.

　?。?）MIN和TIME全都大于0:只有滿足如下兩種情形之一時，read（）函數(shù)才會返回 :緩存區(qū)中有MIN個字節(jié)，或者在兩個字符之間超時TIME個十分之一秒。

　　從嚴格意義上來講，原始模式是一種特殊的非規(guī)范模式。在原始模式下，對輸入數(shù)據(jù)的處理方式是按字節(jié)為單位，并且終端是不可回顯的。通過調(diào)用cfmakeraw（）函數(shù)就可以將把終端的該工作模式設置為原始模式。

　　三、簡單的串口設置詳解流程

　　下面以指紋識別系統(tǒng)為例介紹下串口的操作流程。

　　本系統(tǒng)中，對串口的操作和使用可以分為如下幾個部分：串口的初始化（包括串口設備的打開、串口設備屬性的設置）、串口數(shù)據(jù)單字節(jié)讀取、串口數(shù)據(jù)的多字節(jié)讀取、串口數(shù)據(jù)的單字節(jié)寫入、串口數(shù)據(jù)的多字節(jié)寫入、串口設備的關閉。

　　1.串口設備的初始化過程

　?。?）打開串口

　　在Linux系統(tǒng)中，對設備的操作如同普通文件一樣，在本系統(tǒng)中打開串口設備的代碼如下所示：

　　#define DEVICENAME0 “/dev/s3c2410_serial1″f d = o p e n （ D E V I C E N A M E 0 , O _ R D W R | O _NONBLOCK）；

　　DEVICENAME0表示要打開的串口設備名稱，這個和特定的設備相關，在Linux桌面系統(tǒng)上一般為/dev/ttyS*,而在嵌入式系統(tǒng)中，這個根據(jù)UART驅(qū)動對的板級信息不同而不同，沒有統(tǒng)一的規(guī)定，在本系統(tǒng)中是/dev/s3c2410_serial1.

　　O_RDWR表示以讀寫方式打開串口設備O_NONBLOCK標志代表將以后的讀寫操作全以非阻塞模式。注意，這里必須選擇非阻塞方式打開，否則會導致程序運行出錯。

　　為了讀寫串口設備，需要恢復串口讀寫方式為阻塞狀態(tài)，以用于等待數(shù)據(jù)，可用fcntl（）函數(shù)實現(xiàn)：

　?。?）配置串口設備的屬性

　　在打開串口設備之后，需要對串口設備的屬性進行配置。主要包括設置波特率、設置字符大小、設置奇偶校驗位、設置停止位以及設置最小字符和等待時間等。