Linux串口通信详解：从基础到实践

本文主要介绍了Linux串口编程，包括串行I/O的基本概念、分类，以及串行接口的物理接口标准，特别是RS-232C串口规范。此外，还讨论了串行通信程序的编写，涉及数据的格式化、串并转换、波特率控制、错误检测和电平转换等关键任务。 在Linux系统中，串口编程是嵌入式开发和设备通信的一个重要部分。串行I/O是一种数据位逐位按顺序传输的通讯方式，它通常比并行通信成本更低，但传输速度较慢。串行通信可以分为单工、半双工和全双工三种类型，分别对应数据的单向、双向非同时和双向同时传输。同步通信和异步通信则是根据数据传输的同步方式来区分，同步通信有面向字符、面向比特和面向字节计数三种，而异步通信则常用在RS-232C等标准中，通过起止式帧数据格式来保证数据的正确性。 串行通信物理接口的主要任务包括数据格式化，例如在异步通信中生成起止位；串并转换，将计算机的并行数据转换为适合串行传输的形式；控制数据传输速率，即设置波特率；进行错误检测，如奇偶校验；以及电平转换，确保TTL和EIA电平的兼容性。串行接口电路通常由可编程的串行接口芯片（如USAR和UART）、波特率发生器、电平转换器和地址译码电路等组件构成。 在Linux环境下，编写串口通信程序需要理解和使用系统调用，如`open()`、`write()`、`read()`和`close()`，以及相关的设备文件，如`/dev/ttyS*`。开发者还需要配置波特率、数据位、停止位、校验位等参数，以适应不同的通信需求。对于RS-232C串口，其标准定义了9根或3根信号线，用于与MODEM或终端设备的连接和控制。 在实际应用中，Linux串口编程常用于嵌入式设备、远程控制、传感器网络等多种场景，通过串口进行设备间的通信，实现数据交换和控制指令的传输。掌握Linux串口编程技术，对于嵌入式系统的开发者来说，是必不可少的技能之一。