Linux系统中的UART_USART串口通信应用指南

# 1. 串口通信的基础知识

串口通信是指通过串行接口进行数据传输的技术，它被广泛应用于各种设备之间的数据交换和通信。本章将介绍串口通信的基础知识，包括串口通信的概念和原理、UART和USART的区别以及在Linux系统中的串口设备文件。让我们一起来深入了解串口通信的基础知识。

## 1.1 串口通信的概念和原理

串行通信是指在一个时刻只能传输一个比特的数据通信方式，通常是通过串行接口来进行数据传输。串口通信利用串行通信方式进行数据传输，可以将要传输的数据按照先后顺序一个个地发送出去，接收端再将接收到的数据按照发送的顺序一个个地接收并恢复成完整的数据。

串口通信的原理是通过在一根传输线路上按照一定的电气信号约定来表示和传输数据，其中包括数据位、停止位、校验位、波特率等参数的设置。在实际的串口通信中，发送端和接收端需要保持一致的参数设置才能正常进行数据传输。

## 1.2 UART和USART的区别

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是通用异步收发器的英文缩写，它是一个集成电路或芯片，用于计算机与外部串行设备之间进行串行数据通信。而USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）是通用同步/异步收发器，它在UART的基础上增加了同步通信的能力。在实际应用中，通常使用UART进行异步串口通信，使用USART进行同步串口通信。

## 1.3 Linux系统中的串口设备文件

在Linux系统中，串口设备与设备文件相对应，通过访问这些设备文件来实现对串口的读写操作。串口设备文件的命名规则通常为`/dev/ttyS[0-3]`或`/dev/ttyUSB[0-3]`，表示不同的串口设备。在Linux中，可以通过访问这些设备文件来进行串口通信的数据传输和控制操作。

以上是串口通信的基础知识介绍，包括概念和原理、UART和USART的区别以及Linux系统中的串口设备文件。在接下来的章节中，我们将深入介绍串口通信的参数设置、工具应用、编程实现、嵌入式系统应用案例以及常见问题解决方法。让我们继续深入学习串口通信的应用吧。

# 2. 配置串口通信参数

串口通信在Linux系统中需要进行一系列的参数配置，包括串口硬件参数的设置、Linux系统中的串口设备驱动的加载以及终端的配置。本章将详细介绍如何配置串口通信参数。

### 2.1 串口硬件参数的设置

要配置串口的硬件参数，需要先确定串口设备的路径。在Linux系统中，串口设备对应的路径通常为`/dev/ttyS*`或`/dev/ttyUSB*`，其中`*`为数字。

1. 打开终端，并以超级用户身份运行命令`dmesg | grep tty`或`ls /dev/tty*`，可以看到系统中已经连接的串口设备。例如，若显示`/dev/ttyS0`，则表示有一个名为ttyS0的串口设备。
2. 确定串口设备后，可以使用`stty`命令设置串口的硬件参数，如波特率、数据位、停止位、奇偶校验和流控制等。以下是常用的`stty`命令示例：

# 设置波特率为9600bps，数据位为8位，无校验，停止位为1位
sudo stty -F /dev/ttyS0 9600 cs8 -parenb -cstopb

### 2.2 Linux系统中的串口设备驱动

Linux系统中的串口通信需要加载对应的串口设备驱动。一般来说，常用的串口设备驱动有`serial`, `serial_core`, `serial_pci`等。以下是加载串口设备驱动的示例命令：

# 加载串口设备驱动
sudo modprobe serial_core

### 2.3 Linux系统中的终端配置

在Linux系统中，有很多终端软件可以用于串口通信的配置和数据传输，如Minicom、PuTTY等。终端软件可通过图形界面或命令行进行配置。以下以Minicom为例，介绍终端的配置方法：

1. 首先，安装Minicom：

sudo apt-get install minicom

2. 配置Minicom：

sudo minicom -s

通过键盘上的方向键选择"Serial port setup"，然后设置波特率、数据位、校验位、停止位等参数。

3. 配置完成后，按下键盘上的`Ctrl+A`，再按下字母`Z`，然后输入`O`，选择“Serial port setup”选项，此时可以看到已经配置好的串口参数。

以上是配置串口通信参数的基本方法，通过设置硬件参数、加载驱动和配置终端，可以满足不同场景下的串口通信需求。下一章节将介绍如何使用串口工具进行通信测试。

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# 3. 使用串口工具进行通信测试

串口工具是用于串口通信测试和调试的软件，可以通过串口连接发送和接收数据。在Linux系统中，常用的串口工具包括Minicom、Gtkterm、Putty等。本章将介绍Minicom的安装和配置，以及使用Minicom进行串口通信测试的方法，同时也会简要介绍其他常用的串口工具。

#### 3.1 Minicom的安装和配置

Minicom是一款常用的串口通信工具，可以在Linux系统中进行安装和配置。以下是在Ubuntu系统中安装Minicom的步骤：

首先，打开终端，输入以下命令进行安装：

sudo apt-get update
sudo apt-get install minicom

安装完成后，通过以下命令打开Minicom配置界面：

sudo minicom -s

在Minicom配置界面中，可以进行串口设备的配置，包括串口号、波特率、数据位、停止位、校验位等参数的设置。配置完成后保存并退出界面。

#### 3.2 使用Minicom进行串口通信测试

接下来，我们可以使用Minicom进行串口通信测试。假设我们连接的串口设备是/dev/ttyS0，波特率为9600，数据位为8位，停止位为1位，无校验位。在终端中输入以下命令启动Minicom：

sudo minicom -b 9600 -8 -D /dev/ttyS0

当Minicom成功连接到串口设备后，可以通过键盘输入字符并通过串口发送出去，同时也可以接收串口设备发送过来的数据。这样就可以进行串口通信的测试和调试。

#### 3.3 其他常用的串口工具介绍

除了Minicom外，还有一些其他常用的串口工具，例如Gtkterm和Putty，在Linux系统中也可以进行安装和配置，并且具有类似的功能，读者可以根据自己的需求选择合适的串口工具进行使用。

以上是关于使用串口工具进行通信测试的介绍，通过合适的串口工具可以方便地进行串口通信的测试和调试。

# 4. 编程实