ZLG嵌入式筆記(連載24) | “串口阻塞”你真的會用嗎？

02/13 15:21 作者：ZLG致遠電子公眾號

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在串口通信開發(fā)中，數(shù)據(jù)錯亂是常見問題。本文將快速介紹串口標志位的作用及配置方法，幫助解決數(shù)據(jù)傳輸錯誤。

這是一個真實案例，用戶反饋“串口向另外的設備發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)運行一段時間后，發(fā)送的消息會阻塞很久才會發(fā)出來，一下子出來很多數(shù)據(jù)”。經(jīng)過幫客戶檢查應用程序源碼，發(fā)現(xiàn)應用程序在串口阻塞方面沒有做正確的處理，修改后解決。

? 非阻塞打開串口

open("/dev/ttyS1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);

O_NOCTTY：如果打開的是一個終端設備，這個程序不會成為對應這個端口的控制終端，如果沒有該標志，任何一個輸入，例如鍵盤中止信號等，都將影響進程。

O_NONBLOCK：該標志與早期使用的O_NDELAY標志作用差不多。程序不關(guān)心DCD信號線的狀態(tài)，也就是不關(guān)心端口另一端是否已經(jīng)連接。如果不指定該標志，進程將一直在休眠狀態(tài)，直到DCD信號線為0。簡單點就是以非阻塞方式打開串口。

? 設置串口成阻塞方式

可用fcntl設置串口的阻塞/非阻塞。

1. 阻塞：fcntl(fd, F_SETFL, 0)

fcntl中的F_SETFL只可以更改標志O_APPEND，O_NONBLOCK，O_SYNC 和 O_ASYNC；而?0?則表示清空這幾個標志，其中O_NONBLOCK也沒了，所以就變成了阻塞。

2. 非阻塞：fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK)

檢測打開的文件描述符是否連接到一個終端設備，進一步確認串口是否正確打開。

? 獲取和設置termios

1. 獲取termios結(jié)構(gòu)體(串口屬性)

int?tcgetattr(int?fd,?struct?termios?*termptr);termptr：接收返回的termios，成功：0，失?。?1。

2. 保存先前的串口配置

int?tcsetattr(int?fd,?int?opt,?const?struct?termios?*termptr);

3. 設置串口屬性

3.1 opt：在串口驅(qū)動程序里有輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。在改變串口屬性時，緩沖區(qū)可能有數(shù)據(jù)存在，如何處理緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，可通過opt 參數(shù)實現(xiàn)。

3.2 成功：0。3.2 失?。?1。

? 設置波特率

1. 設置輸入波特率

int cfsetispeed(struct termios *termptr, speed_t speed);

2.?設置輸出波特率

int cfsetospeed(struct termios *termptr, speed_t speed);

設置數(shù)據(jù)位(也稱設置字符大小)

通過 c_cflag 設置。

CSIZE ? ? ? //數(shù)據(jù)位屏蔽CS5??????????//5個數(shù)據(jù)位CS6 ? ? ? ? ?//6個數(shù)據(jù)位CS7 ? ? ? ? ?//7個數(shù)據(jù)位CS8 ? ? ? ? ?//8個數(shù)據(jù)位

例如，設置串口的數(shù)據(jù)位為 8 位：

c_cflag &= ~CSIZE; ? ? ? //清除CSIZEc_cflag |= CS8; ? ? ? ? //設置CS8

? 設置奇偶校驗位

設置串口的奇偶校驗是在 c_cflag 設置。

PARENB ????進行奇偶校驗。PARODD ???奇校驗，否則為偶校驗。

1. 無校驗

c_cflag &= ~PARENB;

2.?偶校驗

c_cflag |= PARENB;c_cflag &= ~PARODD;

3. 奇校驗

c_cflag |= PARENB;c_cflag |= ~PARODD;

設置停止位

設置串口停止位是在 c_cflag 設置。1. 設置 1 位停止位

c_cflag &= ~CSTOPB; ? ? ? //清除CSTOPB標志位

2.?設置 2 位停止位

c_cflag |= CSTOPB; ? ? ? ? ?//設置CSTOPB標志位

? 設置最少字符和等待時間

c_cc[VTIME]?和c_cc[VMIN]?設置最少字符和等待時間，針對 read 而言。如果設置為0的話，則在任何情況下read()函數(shù)立即返回：

c_cc[VTIME] = 0;c_cc[VMIN] = 0;

清除串口緩沖

由于串口在重新設置之后，需要對當前的串口設備進行適當?shù)奶幚?，通常使用tcflush實現(xiàn)。

int tcdrain(int fd); ? ? ? ? ?//使程序阻塞，直到輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢。int tcflow(int fd, int action); ? ? ? ? ? // 用于暫?；蛑匦麻_始輸出。int tcflush(int fd, int queue_selector); ?//用于清空輸入/輸出緩沖區(qū)。

使用tcflush()函數(shù)，對于在緩沖區(qū)中的尚未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，或者收到的，但是尚未讀取的數(shù)據(jù)進行處理。queue_selector設置：

TCIOFLUSH：即對尚未處理的輸入輸出數(shù)據(jù)進行清空處理。

激活選項

CLOCAL 和 CREAD 分別用于本地連接和接收使能。激活這兩個選項：

c_cflag |= CLOCAL | CREAD;

激活串口配置(屬性)

在完成全部串口配置之后，?要激活剛才的配置并使配置生效。使用屬性設置函數(shù) tcsetattr()?，前面已有其說明。

向串口寫數(shù)據(jù)

直接調(diào)用wtrite()即可。

從串口讀數(shù)據(jù)

調(diào)用read()讀取串口數(shù)據(jù)，但在非規(guī)范模式/原始模式下需要設置VMIN和VTIME。

VMIN：非規(guī)范模式下讀取的最小字符數(shù)。VTIME：非規(guī)范模式下讀數(shù)據(jù)時的延時，VTIME個1/10秒。

VMIN和VTIME組合有四種情況：

VMIN>0,VTIME>0:??讀取VMIN個字符或前后兩個字符的輸入間隔超過VTIME個1/10秒后返回，因為在輸入第一個字符之后系統(tǒng)才會啟動定時器，所以在這種情況下，read至少讀取一個字符。

串口操作順序

保存原有串口屬性（可選）；設置波特率；設置激活選項，如c_cflag |= CLOCAL | CREAD；設置數(shù)據(jù)位大?。辉O置奇偶校驗位；設置停止位；設置輸出（可選），如c_oflag=0；0是清空標志；c_oflag&=~OPOST；設置輸入（可選）；設置c_lflag，如原始模式cfmakeraw(&termios)；設置讀取特性，c_cc[VTIME]和c_cc[VMIN]；刷新緩沖區(qū)，tcflush()；設置串口屬性，tcsetattr()。