Linux串口通信编程

 串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议，常用PC机上包含的是RS232规格的串口，具有连接线少，通讯简单，得到广泛的使用。

    Linux对所有设备的访问是通过设备文件来进行的，串口也是这样，为了访问串口，只需打开其设备文件即可操作串口设备。在linux系统下面，每一个串口设备都有设备文件与其关联，设备文件位于系统的/dev目录下面。如linux下的/ttyS0，/ttyS1分别表示的是串口1和串口2。

    在串口编程中，比较重要的是串口的设置，我们要设置的部分包括:波特率，数据位，停止位，奇偶校验位；要注意的是，每台机器的串口默认设置可能是不同的，如果你没设置这些，仅仅按照默认设置进行发送数据，很可能出现n多异想不到而又查不出来的情况。

1) 设置波特率

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);

2) 设置属性：奇偶校验位、数据位、停止位。主要设置中的termios结构体即可：

#define NCCS 19
struct termios {
        tcflag_t c_iflag; /* input mode flags */
        tcflag_t c_oflag; /* output mode flags */
        tcflag_t c_cflag; /* control mode flags */
        tcflag_t c_lflag; /* local mode flags */
        cc_t c_line; /* line discipline */
        cc_t c_cc[NCCS]; /* control characters */
};

有相应的函数供获取和设置属性：

int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);
int tcsetattr(int fd, int optional_actions, struct termios *termios_p);

3) 打开、关闭和读写串口。串口作为设备文件，可以直接用文件描述符来进行操作。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);

#include <unistd.h>
int close(int fd);

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
       
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

网上的一个例子：

/*串口设备无论是在工控领域，还是在嵌入式设备领域，应用都非常广泛。而串口编程也就显得必不可少。
偶然的一次机会，需要使用串口，而且操作系统还要求是Linux，因此，趁着这次机会，综合别人的代码，
进行了一次整理和封装。具体的封装格式为C代码，这样做是为了很好的移植性，使它可以在C和C++环境下，
都可以编译和使用。代码的头文件如下： */

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//filename:stty.h 

#ifndef __STTY_H__ 
#define __STTY_H__ 

//包含头文件

#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> 
#include <pthread.h> 
// 

// 串口设备信息结构 

typedef struct tty_info_t 
{ 
    int fd; // 串口设备ID 

    pthread_mutex_t mt; // 线程同步互斥对象 

    char name[24]; // 串口设备名称，例："/dev/ttyS0" 

    struct termios ntm; // 新的串口设备选项 

    struct termios otm; // 旧的串口设备选项 

} TTY_INFO; 
// 

// 串口操作函数 

TTY_INFO *readyTTY(int id); 
int setTTYSpeed(TTY_INFO *ptty, int speed); 
int setTTYParity(TTY_INFO *ptty,int databits,int parity,int stopbits); 
int cleanTTY(TTY_INFO *ptty); 
int sendnTTY(TTY_INFO *ptty,char *pbuf,int size); 
int recvnTTY(TTY_INFO *ptty,char *pbuf,int size); 
int lockTTY(TTY_INFO *ptty); 
int unlockTTY(TTY_INFO *ptty); 

#endif 


/*从头文件中的函数定义不难看出，函数的功能，使用过程如下： 
（1） 打开串口设备，调用函数setTTYSpeed（）； 
（2） 设置串口读写的波特率，调用函数setTTYSpeed（）； 
（3） 设置串口的属性，包括停止位、校验位、数据位等，调用函数setTTYParity（）； 
（4） 向串口写入数据，调用函数sendnTTY（）； 
（5） 从串口读出数据，调用函数recvnTTY（）； 
（6） 操作完成后，需要调用函数cleanTTY（）来释放申请的串口信息接口； 
其中，lockTTY（）和unlockTTY（）是为了能够在多线程中使用。在读写操作的前后，需要锁定和释放串口资源。 
具体的使用方法，在代码实现的原文件中，main（）函数中进行了演示。下面就是源代码文件： */

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//stty.c 


#include <stdio.h> 
#include <sys/ioctl.h> 
#include "stty.h" 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

// 初始化串口设备并进行原有设置的保存 

TTY_INFO *readyTTY(int id) 
{ 
    TTY_INFO *ptty; 

    ptty = (TTY_INFO *)malloc(sizeof(TTY_INFO)); 
    if(ptty == NULL) 
        return NULL; 
    memset(ptty,0,sizeof(TTY_INFO)); 
    pthread_mutex_init(&ptty->mt,NULL); 
    sprintf(ptty->name,"/dev/ttyS%d",id); 
    // 

    // 打开并且设置串口 

    ptty->fd = open(ptty->name, O_RDWR | O_NOCTTY |O_NDELAY); 
    if (ptty->fd <0) 
    { 
        free(ptty); 
        return NULL; 
    } 
    // 

    // 取得并且保存原来的设置 

    tcgetattr(ptty->fd,&ptty->otm); 
    return ptty; 
} 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

// 清理串口设备资源 

int cleanTTY(TTY_INFO *ptty) 
{ 
    // 

    // 关闭打开的串口设备 

    if(ptty->fd>0) 
    { 
        tcsetattr(ptty->fd,TCSANOW,&ptty->otm); 
        close(ptty->fd); 
        ptty->fd = -1; 
        free(ptty); 
        ptty = NULL; 
    } 

    return 0; 
} 


/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

// 设置串口通信速率 

// ptty 参数类型(TTY_INFO *),已经初始化的串口设备信息结构指针 

// speed 参数类型(int),用来设置串口的波特率 

// return 返回值类型(int),函数执行成功返回零值，否则返回大于零的值 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

int setTTYSpeed(TTY_INFO *ptty, int speed) 
{ 
    int i; 
    // 

    // 进行新的串口设置,数据位为8位 

    bzero(&ptty->ntm, sizeof(ptty->ntm)); 
    tcgetattr(ptty->fd,&ptty->ntm); 
    ptty->ntm.c_cflag = /*CS8 |*/ CLOCAL | CREAD; 

    switch(speed) 
    { 
    case 300: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B300; 
        break; 
    case 1200: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B1200; 
        break; 
    case 2400: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B2400; 
        break; 
    case 4800: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B4800; 
        break; 
    case 9600: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B9600; 
        break; 
    case 19200: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B19200; 
        break; 
    case 38400: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B38400; 
        break; 
    case 115200: 
        ptty->ntm.c_cflag |= B115200; 
        break; 
    } 
    ptty->ntm.c_iflag = IGNPAR; 
    ptty->ntm.c_oflag = 0; 
    // 

    // 

    tcflush(ptty->fd, TCIFLUSH); 
    tcsetattr(ptty->fd,TCSANOW,&ptty->ntm); 
    // 

    // 

    return 0; 
} 
// 设置串口数据位，停止位和效验位 

// ptty 参数类型(TTY_INFO *),已经初始化的串口设备信息结构指针 

// databits 参数类型(int), 数据位,取值为7或者8 

// stopbits 参数类型(int),停止位,取值为1或者2 

// parity 参数类型(int),效验类型 取值为N,E,O,,S 

// return 返回值类型(int),函数执行成功返回零值，否则返回大于零的值 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

int setTTYParity(TTY_INFO *ptty,int databits,int parity,int stopbits) 
{ 
    // 

    // 取得串口设置 

    if( tcgetattr(ptty->fd,&ptty->ntm) != 0) 
    { 
        printf("SetupSerial [%s]\n",ptty->name); 
        return 1; 
    } 

    bzero(&ptty->ntm, sizeof(ptty->ntm)); 
    ptty->ntm.c_cflag = CS8 | CLOCAL | CREAD; 
    ptty->ntm.c_iflag = IGNPAR; 
    ptty->ntm.c_oflag = 0; 
    // 

    // 设置串口的各种参数 

    ptty->ntm.c_cflag &= ~CSIZE; 
    switch (databits) 
    { //设置数据位数 

    case 7: 
        ptty->ntm.c_cflag |= CS7; 
        break; 
    case 8: 
        ptty->ntm.c_cflag |= CS8; 
        break; 
    default: 
        printf("Unsupported data size\n"); 
        return 5; 
    } 
    // 

    // 

    switch (parity) 
    { // 设置奇偶校验位数 

    case n: 
    case N: 
        ptty->ntm.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */ 
        ptty->ntm.c_iflag &= ~INPCK; /* Enable parity checking */ 
        break; 
    case o: 
    case O: 
        ptty->ntm.c_cflag |= (PARODD|PARENB); /* 设置为奇效验*/ 
        ptty->ntm.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */ 
        break; 
    case e: 
    case E: 
        ptty->ntm.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */ 
        ptty->ntm.c_cflag &= ~PARODD; /* 转换为偶效验*/ 
        ptty->ntm.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */ 
        break; 
    case S: 
    case s: /*as no parity*/ 
        ptty->ntm.c_cflag &= ~PARENB; 
        ptty->ntm.c_cflag &= ~CSTOPB; 
        break; 
    default: 
        printf("Unsupported parity\n"); 
        return 2; 
    } 
    // 

    // 设置停止位 

    switch (stopbits) 
    { 
    case 1: 
        ptty->ntm.c_cflag &= ~CSTOPB; 
        break; 
    case 2: 
        ptty->ntm.c_cflag |= CSTOPB; 
        break; 
    default: 
        printf("Unsupported stop bits\n"); 
        return 3; 
    } 
    // 

    // 

    ptty->ntm.c_lflag = 0; 
    ptty->ntm.c_cc[VTIME] = 0; // inter-character timer unused 

    ptty->ntm.c_cc[VMIN] = 1; // blocking read until 1 chars received 

    tcflush(ptty->fd, TCIFLUSH); 
    if (tcsetattr(ptty->fd,TCSANOW,&ptty->ntm) != 0) 
    { 
        printf("SetupSerial \n"); 
        return 4; 
    } 

    return 0; 
} 

int recvnTTY(TTY_INFO *ptty,char *pbuf,int size) 
{ 
    int ret,left,bytes; 

    left = size; 

    while(left>0) 
    { 
        ret = 0; 
        bytes = 0; 

        pthread_mutex_lock(&ptty->mt); 
        ioctl(ptty->fd, FIONREAD, &bytes); 
        if(bytes>0) 
        { 
            ret = read(ptty->fd,pbuf,left); 
        } 
        pthread_mutex_unlock(&ptty->mt); 
        if(ret >0) 
        { 
            left -= ret; 
            pbuf += ret; 
        } 
        usleep(100); 
    } 

    return size - left; 
} 

int sendnTTY(TTY_INFO *ptty,char *pbuf,int size) 
{ 
    int ret,nleft; 
    char *ptmp; 

    ret = 0; 
    nleft = size; 
    ptmp = pbuf; 

    while(nleft>0) 
    { 
        pthread_mutex_lock(&ptty->mt); 
        ret = write(ptty->fd,ptmp,nleft); 
        pthread_mutex_unlock(&ptty->mt); 

        if(ret >0) 
        { 
            nleft -= ret; 
            ptmp += ret; 
        } 
        //usleep(100); 

    } 

    return size - nleft; 
} 

int lockTTY(TTY_INFO *ptty) 
{ 
    if(ptty->fd < 0) 
    { 
        return 1; 
    } 

    return flock(ptty->fd,LOCK_EX); 
} 
int unlockTTY(TTY_INFO *ptty) 
{ 
    if(ptty->fd < 0) 
    { 
        return 1; 
    } 

    return flock(ptty->fd,LOCK_UN); 
} 


#ifdef LEAF_TTY_TEST 
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

// 接口测试 

int main(int argc,char **argv) 
{ 
    TTY_INFO *ptty; 
    int nbyte,idx; 
    unsigned char cc[16]; 

    ptty = readyTTY(0); 
    if(ptty == NULL) 
    { 
        printf("readyTTY(0) error\n"); 
        return 1; 
    } 
    // 

    // 

    lockTTY(ptty); 
    if(setTTYSpeed(ptty,9600)>0) 
    { 
        printf("setTTYSpeed() error\n"); 
        return -1; 
    } 
    if(setTTYParity(ptty,8,N,1)>0) 
    { 
        printf("setTTYParity() error\n"); 
        return -1; 
    } 
    // 

    idx = 0; 
    while(1) 
    { 
        cc[0] = 0xFA; 
        sendnTTY(ptty,&cc[0],1); 
        nbyte = recvnTTY(ptty,cc,1); 
        printf("%d:%02X\n",idx++,cc[0]); 
    } 

    cleanTTY(ptty); 

} 
#endif

参考：
http://hi.baidu.com/szimshan/blog/item/103f34dcb7c4b6a6cd1166aa.html
http://blog.chinaunix.net/u/19671/showart_194522.html

http://blog.csdn.net/niuxuheng/article/details/39345241