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作者：亞洲程序員盟主
串口文件
在linux中，針對所有的周邊設備都提供了設備文件供用戶訪問，所以如果要訪問串口，只要打開相關的設備文件即可。
在LInux下串口文件是位于/dev下的
COM1串口一為/dev/ttyS0
COM2串口2為/dev/ttyS1
或者
COM1串口一為/dev/ttyUSB0
COM2串口2為/dev/ttyUSB1
命令查詢串口：
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~$ ls /dev/ttyS* /dev/ttyS0 /dev/ttyS12 /dev/ttyS16 /dev/ttyS2 /dev/ttyS23 /dev/ttyS27 /dev/ttyS30 /dev/ttyS6 /dev/ttyS1 /dev/ttyS13 /dev/ttyS17 /dev/ttyS20 /dev/ttyS24 /dev/ttyS28 /dev/ttyS31 /dev/ttyS7 /dev/ttyS10 /dev/ttyS14 /dev/ttyS18 /dev/ttyS21 /dev/ttyS25 /dev/ttyS29 /dev/ttyS4 /dev/ttyS8 /dev/ttyS11 /dev/ttyS15 /dev/ttyS19 /dev/ttyS22 /dev/ttyS26 /dev/ttyS3 /dev/ttyS5 /dev/ttyS9
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方法1：輪詢
1. 打開串口
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fd = open(port, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (fd == -1)
{
perror("open_port: Unable to open serial port");
return -1;
}
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2. 配置串口
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tcgetattr(fd, &options); cfsetispeed(&options, B115200); cfsetospeed(&options, B115200); options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); options.c_cflag &= ~PARENB; options.c_cflag &= ~CSTOPB; options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS8; options.c_cflag &= ~CRTSCTS; tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);
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其中，tcgetattr 和 tcsetattr 函數用于獲取和設置串口參數。cfsetispeed 和 cfsetospeed 函數用于設置串口的輸入和輸出波特率，這里設置為 115200。options.c_cflag 表示控制標志位，用于配置串口控制參數，具體含義如下：
CLOCAL：忽略調制解調器的狀態線，只允許本地使用串口。
CREAD：允許從串口讀取數據。
PARENB：啟用奇偶校驗。&= ~PARENB則為禁用校驗。
CSTOPB：使用兩個停止位而不是一個。&= ~CSTOPB停止位為1。
CSIZE：表示字符長度的位掩碼。在這里設置為 0，表示使用默認的 8 位數據位。
CS8：表示使用 8 位數據位。
CRTSCTS：啟用硬件流控制，即使用 RTS 和 CTS 狀態線進行流控制。
在示例程序中，我們將 CLOCAL 和 CREAD 標志位置為 1，表示允許本地使用串口，并允許從串口讀取數據。我們將 PARENB、CSTOPB 和 CRTSCTS 標志位都設置為 0，表示不啟用奇偶校驗、使用一個停止位和禁用硬件流控制。最后，我們將 CSIZE 標志位設置為 0，然后將 CS8 標志位設置為 1，以表示使用 8 位數據位。
3. 讀寫
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read(fd, buf, sizeof(buf)); // 返回接收個數 write(fd, buf, strlen(buf)); // 返回發送長度,負值表示發送失敗
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4. 關閉串口
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close(fd);
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完整示例
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int open_port(const char *port) { int fd; struct termios options; // 打開串口設備 fd = open(port, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd == -1) { perror("open_port: Unable to open serial port"); return -1; } // 配置串口參數 tcgetattr(fd, &options); cfsetispeed(&options, B115200); cfsetospeed(&options, B115200); options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); options.c_cflag &= ~PARENB; options.c_cflag &= ~CSTOPB; options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS8; options.c_cflag &= ~CRTSCTS; tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); return fd; } int main() { int fd; char buf[255]; int n; // 打開串口設備 fd = open_port("/dev/ttyUSB0"); if (fd == -1) { printf("open err "); exit(1); } while (1) { // 讀取串口數據 n = read(fd, buf, sizeof(buf)); if (n > 0) { printf("Received: %.*s ", n, buf); } // 發送串口數據 strcpy(buf, "Hello, world! "); n = write(fd, buf, strlen(buf)); if (n < 0) { perror("write failed "); } usleep(10 * 1000); } // 關閉串口設備 close(fd); printf("close uart "); return 0; }
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方法2：中斷讀取示例
上面給出的串口示例是使用輪詢的方式讀取串口數據，這種方式在某些場景下可能會占用大量 CPU 資源。實際上，對于 Linux 系統來說，還可以使用中斷方式接收串口數據，這樣可以大大減少 CPU 的占用率，并且能夠更快地響應串口數據。
要使用中斷方式接收串口數據，可以使用 select 函數來監聽串口文件描述符的可讀事件。當串口數據可讀時，select 函數將返回，并且可以調用 read 函數來讀取串口數據。這種方式可以避免輪詢操作，只有在串口數據可讀時才會執行讀取操作，因此能夠減少 CPU 的占用率。
以下是一個簡單的使用中斷方式接收串口數據的示例程序：
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#include#include #include #include #include #include int main() { int fd; struct termios options; fd_set rfds; // 打開串口設備 fd = open("/dev/ttyUSB0", O_RDWR | O_NOCTTY); if (fd < 0) { perror("open"); return -1; } // 配置串口參數 tcgetattr(fd, &options); options.c_cflag = B9600 | CS8 | CLOCAL | CREAD; options.c_iflag = IGNPAR; options.c_oflag = 0; options.c_lflag = 0; options.c_cc[VTIME] = 0; options.c_cc[VMIN] = 1; tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); while (1) { // 使用 select 函數監聽串口文件描述符的可讀事件 FD_ZERO(&rfds); FD_SET(fd, &rfds); select(fd + 1, &rfds, NULL, NULL, NULL); // 讀取串口數據 char buf[256]; int n = read(fd, buf, sizeof(buf)); if (n > 0) { printf("Received data: %.*s ", n, buf); } } // 關閉串口設備 close(fd); return 0; }
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需要注意的是，在使用中斷方式接收串口數據時，需要對串口文件描述符設置為非阻塞模式，以便在 select 函數返回時立即讀取串口數據?？梢允褂?fcntl 函數來設置文件描述符的標志位，如下所示：
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// 設置串口文件描述符為非阻塞模式 int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0); fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
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方法3：信號的方式接收數據
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#include#include #include #include #include #include int fd; void sigio_handler(int sig) { char buf[256]; int n = read(fd, buf, sizeof(buf)); if (n > 0) { printf("Received data: %.*s ", n, buf); } } int main() { struct termios options; struct sigaction sa; // 打開串口設備 fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY); if (fd < 0) { perror("open"); return -1; } // 配置串口參數 tcgetattr(fd, &options); options.c_cflag = B9600 | CS8 | CLOCAL | CREAD; options.c_iflag = IGNPAR; options.c_oflag = 0; options.c_lflag = 0; options.c_cc[VTIME] = 0; options.c_cc[VMIN] = 1; tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // 設置串口文件描述符為異步通知模式 /* 將串口文件描述符設置為當前進程的擁有者，從而接收該文件描述符相關的信號。*/ fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0); // 先獲取當前配置, 下面只更改O_ASYNC標志 /* 將串口文件描述符設置為非阻塞模式，從而允許該文件描述符異步地接收數據和信號。*/ fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_ASYNC); // 設置 SIGIO 信號的處理函數 sa.sa_handler = sigio_handler; sigemptyset(&sa.sa_mask); sa.sa_flags = 0; /* 設置了 SIGIO 信號的處理函數為 sigio_handler，從而在該信號被觸發時讀取串口數據并進行處理。*/ sigaction(SIGIO, &sa, NULL); while (1) { // 等待 SIGIO 信號 sleep(1); } // 關閉串口設備 close(fd); return 0; }
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上述代碼中，使用了 fcntl 函數將串口文件描述符設置為異步通知模式，并使用 SIGIO 信號來通知程序串口數據已經可讀。當程序接收到 SIGIO 信號時，會調用 sigio_handler 函數來讀取并處理串口數據。
在這段代碼中，sigemptyset(&sa.sa_mask);的作用是將信號處理函數在執行時要屏蔽的信號集合清空，即將其設置為空集。
每個進程都有一個信號屏蔽字，它表示了當前被阻塞的信號集合。當一個信號被阻塞時，它將被加入到信號屏蔽字中，而當信號被解除阻塞時，它將被從信號屏蔽字中移除。如果信號處理函數在執行時需要屏蔽其他的信號，則可以使用sigaddset等函數將需要屏蔽的信號添加到信號屏蔽字中。但是，在本例中，我們需要處理的信號是SIGIO，它通常不需要被屏蔽，因此我們使用sigemptyset函數將信號屏蔽字清空，以確保在處理SIGIO信號時不會屏蔽任何其他信號。
在Linux系統中，使用sigaction函數注冊信號處理函數時，可以設置一些標志來指定信號處理的行為。例如，可以使用SA_RESTART標志來指定當系統調用被信號中斷時自動重啟該系統調用。在本例中，由于我們并不需要設置任何標志，因此將sa.sa_flags字段設置為0即可。這表示信號處理函數不需要任何特殊的行為，只需要按照默認的方式處理信號即可。
方法4：使用線程接收串口數據：
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#include#include #include #include #include #include void *read_thread(void *arg) { int fd = *(int *)arg; char buf[256]; int n; while (1) { // 讀取串口數據 n = read(fd, buf, sizeof(buf)); if (n > 0) { printf("Received data: %.*s ", n, buf); } } return NULL; } int main() { int fd; struct termios options; pthread_t tid; // 打開串口設備 fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY); if (fd < 0) { perror("open"); return -1; } // 配置串口參數 tcgetattr(fd, &options); options.c_cflag = B9600 | CS8 | CLOCAL | CREAD; options.c_iflag = IGNPAR; options.c_oflag = 0; options.c_lflag = 0; options.c_cc[VTIME] = 0; options.c_cc[VMIN] = 1; tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // 創建讀取線程 if (pthread_create(&tid, NULL, read_thread, &fd) != 0) { perror("pthread_create"); return -1; } while (1) { // 主線程的其他處理邏輯 sleep(1); } // 關閉串口設備 close(fd); return 0; }
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上述代碼中，創建了一個讀取線程，不斷讀取串口數據并進行處理。主線程可以在讀取線程運行的同時進行其他處理邏輯。
工商網監
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