C++实现串口通信：Linux下基本操作与头文件使用

C++串口读写是计算机通信领域的重要技术，特别是在嵌入式系统和底层硬件交互中，串口通信因其简洁高效而被广泛应用。本文将详细介绍如何在Linux环境下使用C++进行串口（通常指RS-232-C接口）的读写操作，这是一种标准的串行通信接口，定义了数据在DTE（数据终端设备）和DCE（数据通信设备）之间的二进制数据交换规则。 首先，让我们了解一些关键概念： 1. **RS-232-C接口**：1970年由EIA制定的串行通信标准，使用DB25连接器，规定了信号电平、线序等功能，适用于短距离通信，最大传输距离约50英尺。 **C++串口操作所需的头文件**： - `stdio.h`：提供了标准输入输出函数，如printf和scanf。 - `stdlib.h`：包含一些基本的库函数，如内存管理。 - `unistd.h`：定义了Unix标准的系统调用。 - `sys/types.h`：包含了数据类型定义，例如用于文件描述符的int类型。 - `sys/stat.h`：提供文件状态信息的结构定义。 - `fcntl.h`：用于文件控制的操作，如打开、关闭、读写等。 - `termios.h`：Linux特有的终端I/O控制函数，是处理串口的核心头文件。 - `errno.h`：定义了错误号，用于检查函数执行时是否发生错误。 **串口操作步骤**： 1. **打开串口**：通过`#include <fcntl.h>`中的`open()`函数打开串口设备，通常使用路径`"/dev/ttySx"`（x代表具体的端口号，如ttyS0、ttyS1等），并设置访问权限，例如`O_RDWR`表示读写权限。 ```c++ int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); // O_NOCTTY避免成为控制台，O_NDELAY避免阻塞 ``` 2. **配置串口参数**：使用`#include <termios.h>`中的`tcgetattr()`和`tcsetattr()`函数来获取或设置串口的特性（如波特率、数据位数、停止位和校验位）。这是一个关键步骤，因为不同的应用场景可能需要不同的配置。 ```c++ struct termios options; tcgetattr(fd, &options); cfsetispeed(&options, B9600); // 设置波特率为9600 bps cfsetospeed(&options, B9600); options.c_cflag &= ~CSIZE; // 清除数据位设置 options.c_cflag |= CS8; // 设置8位数据位 ``` 3. **设置非阻塞模式**：通过`tcflush()`或`fcntl()`函数设置串口为非阻塞模式，防止程序在等待数据读取时陷入死锁。 ```c++ fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK); ``` 4. **读写串口数据**：使用`read()`或`write()`函数进行数据的收发。读取时注意处理可能产生的错误，写入时确保数据正确。 ```c++ char buffer[1024]; ssize_t bytes_read = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); if (bytes_read > 0) { printf("Read %zd bytes: %s\n", bytes_read, buffer); } const char* data_to_send = "Hello, Serial Port!"; write(fd, data_to_send, strlen(data_to_send)); ``` 5. **关闭串口**：完成操作后，记得关闭打开的文件描述符。 ```c++ close(fd); ``` 总结起来，C++进行串口读写涉及设备打开、参数配置、数据传输以及错误处理等步骤。通过`termios.h`提供的功能，可以灵活调整串口参数以适应不同场景的需求。熟练掌握这些技术对于编写底层通信驱动程序或者与硬件设备交互的应用至关重要。