Linux串口编程是一门实用且重要的技能,特别是在嵌入式系统、物联网(IoT)和工业自动化等领域。本文档旨在提供一个全面的Linux下串口通信入门教程,着重于理解串口通信的基本概念和在Linux环境中的具体实现。
首先,串口通信是指通过单根线路进行双向数据传输的一种通信方式,常用于设备间的远距离、低成本通信。本文提到的主要标准是RS-232-C接口,由EIA制定,定义了25针DB25连接器的电气特性,适用于标准的DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备)和DCE(Data Communication Equipment,数据通信设备)之间的通信,如调制解调器、打印机等。它的最大传输距离在可接受的码元畸变(4%以内)条件下限制在50英尺。
在Linux环境中,串口通信通常涉及使用特定的设备文件,这些文件位于/dev目录下,例如/dev/ttyS0和/dev/ttyS1分别代表两个串口。编程时,开发者需了解以下关键步骤:
1. 包含必要的头文件:
- `stdio.h`:用于标准输入输出操作。
- `stdlib.h`:包含标准函数库。
- `unistd.h`:Unix标准函数定义。
- `sys/types.h`:系统类型定义。
- `sys/stat.h`:系统状态定义。
- `fcntl.h`:文件控制功能。
- `termios.h`:POSIX终端控制定义,这是处理串口配置的关键。
- `errno.h`:错误代码定义,用于处理可能出现的错误。
2. 打开串口:
在Linux中,使用`fcntl()`函数配合`O_RDWR`标志(读写模式)和`O_NOCTTY`标志(不设置控制台)来打开串口。例如:
```c
int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
```
这里`fd`就是打开的串口文件描述符,后续的所有串口操作都将基于这个文件描述符进行。
3. 控制串口:
- **设置波特率**:通过`termios`结构体调整串口参数,如波特率、数据位、停止位和校验位。
- **设置控制模式**:全双工(允许同时发送和接收)与半双工(交替发送和接收)的选择,以及是否启用流量控制。
- **读取和写入数据**:使用`read()`和`write()`函数进行串口数据传输。
4. 流量控制:
Linux下的`termios`提供了硬件级别的流量控制选项,如硬件流控(CLOCAL=0和CLOCAL=1的设置),或者软件流控(通过HUPCL、CRTSCTS标志)。
5. 关闭串口:
使用`close()`函数关闭已打开的串口文件描述符,释放资源。
学习Linux串口编程不仅需要熟悉这些基本操作,还需要根据实际应用场景选择合适的库或驱动,如libserial、libftdi等。此外,阅读《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》这类专业书籍可以提供更深入的理解和实践指导。Linux串口编程是一个既基础又实用的技能,熟练掌握能帮助开发者构建高效稳定的硬件通信系统。