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引言

串口是我們實際工作中經(jīng)常使用的一個接口，比如我們在Linux下使用的debug串口，它用來登錄Linux系統(tǒng)，輸出log。另外我們也會使用串口和外部的一些模塊通信，比如GPS模塊、RS485等。這里對Linux下串口使用做個總結，希望對大家有所幫助。

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環(huán)境介紹

2.1.硬件

1) 網(wǎng)上的一個第三方做的NUC972開發(fā)板：

有興趣購買的朋友，可以去他們的淘寶店購買：

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

這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，一個用來連接板子的debug串口UART0，另外一個用來連接板子上的串口UART1.

2.2.軟件

1) 我們在上一篇《Linux學習系列六：操作GPIO》的基礎上改動下Linux內(nèi)核配置，生成新的970uimage并燒寫到板子里。

2) uboot、rootfs使用板子里默認的，為了增加micorcom命令，需要使用busybox生成，然后通過U盤導入到板子里。Busybox具體使用參考《Linux學習系列五：Nand Flash根文件系統(tǒng)制作》

3)交叉工具鏈arm_linux_4.8.tar.gz

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Busybox生成microcom命令

microcom命令類似于windows下的串口調(diào)試助手，在調(diào)試串口時非常有用，默認情況下板子里不支持這個命令，需要用busybox去生成。

1）busybox的使用如果大家有遺忘，可以參考《Linux 學習系列五：Nand Flash 根文件系統(tǒng)制作》中詳細介紹，首先我們把原來的~/nuc972/rootfs目錄里的內(nèi)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

然后進入到對應的位置，把microcom選中。

3) 編譯make，安裝make install，然后壓縮一下生成rootfs.tar

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

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內(nèi)核配置

1)為了使用UART1，需要在內(nèi)核里做如下配置：

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里即可。

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UART操作

5.1.命令行操作

我們將板子上的兩個串口同時和PC機連接，通過debug串口登錄Linux系統(tǒng)操作UART1，PC端打開串口調(diào)試助手，選擇UART1對應的串口，這樣板子通過UART1就可以和PC之間進行數(shù)據(jù)的收發(fā)了。

登錄板子后，輸入下面指令：

microcom -s 115200 /dev/ttyS1

? /dev下的ttyS1對應的就是UART1設備。

? microcom 命令后的-s 115200，表示設置波特率為115200bps。

? 如果你想了解microcom的詳細實現(xiàn)機制，可以到busybox的目錄miscutils查看microcom.c源代碼即可。

? 輸入上述命令后，當此串口收到數(shù)據(jù)后，就會自動在窗口中顯示出來，如果鍵盤輸入字符，就會自動通過此串口發(fā)送出去。我們可以雙向收發(fā)測試。

注意：

1) micrcom指令退出的方式是Ctrl+x，不是Ctrl+c，如果輸入Ctrl+c，它其實是發(fā)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(shù)，其實這是不對的，我們做下面這個測試，為了方便起見，我們讓PC端1s一次定時發(fā)送

? 使用micrcom的話，

microcom -s 115200 /dev/ttyS1

會看到在不斷的接收數(shù)據(jù)

我們Ctrl+x先關掉microcom，直接輸入

cat /dev/ttyS1

會有什么結果呢？

什么都沒有收到。

所以千萬不要直接用cat去判斷串口是否有數(shù)據(jù)接收，為什么有時能收到呢，那是因為串口設備在某個地方被打開(調(diào)用了open函數(shù))了。

比如你讓microcom指令在后臺執(zhí)行

microcom -s 115200 /dev/ttyS1 &

這時再使用cat指令就可以顯示數(shù)據(jù)了。

5.2.C語言串口編程

我們看下在C代碼里如何操作串口，下面是一個例子：

#include #include #include #include #include #include 
#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);}

將它編譯后放到板子里，注意上述代碼沒有設置串口波特率，默認值是9600，需要在串口調(diào)試助手中正確配置，運行一下我們先看看效果：

交叉驗證下，我們把UART1的波特率設置為115200后，結果如下，可以看到是無法正確接收到數(shù)據(jù)的。

上述程序工作過程是串口先發(fā)送一串數(shù)據(jù)，然后一直停在read函數(shù)處不動，直到接收到數(shù)據(jù)后返回退出。此時串口工作在阻塞模式下。所謂阻塞和非阻塞的含義如下：

阻塞：

對于read，指當串口輸入緩存區(qū)沒有數(shù)據(jù)的時候，read函數(shù)將會阻塞在這里，直到串口輸入緩存區(qū)中有數(shù)據(jù)可讀取，read讀到了需要的字節(jié)數(shù)之后，返回值為讀到的字節(jié)數(shù)；

對于write，指當串口輸出緩沖區(qū)滿，或剩下的空間小于將要寫入的字節(jié)數(shù)，則write將阻塞，一直到串口輸出緩沖區(qū)中剩下的空間大于等于將要寫入的字節(jié)數(shù)，執(zhí)行寫入操作，返回寫入的字節(jié)數(shù)。

非阻塞：

對于read，指當串口輸入緩沖區(qū)沒有數(shù)據(jù)的時候，read函數(shù)立即返回，返回值為-1。

對于write，指當串口輸出緩沖區(qū)滿，或剩下的空間小于將要寫入的字節(jié)數(shù)，則write將進行寫操作，寫入當前串口輸出緩沖區(qū)剩下空間允許的字節(jié)數(shù)，然后返回寫入的字節(jié)數(shù)。

在打開串口文件時，打開模式加上O_NDELAY可以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標志，所以工作在阻塞模式下，下面再看個例子，我們加上O_NDEAY

#include #include #include #include #include #include 
#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);    }}

這時程序運行結果如下，在串口接收不到數(shù)據(jù)時，read函數(shù)立即返回，返回值是-1，當接收到數(shù)據(jù)后，返回值是接收到數(shù)據(jù)值長度。

大家可能注意到，上述代碼沒有關于串口的參數(shù)配置，比如波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位的設置，實際應用中很可能是要修改這些參數(shù)的，最常見的就是修改波特率，下面例子在上面的基礎上修改如下：

#include #include #include #include #include #include #include 
 #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;}