即从通信的角度来讲，接受方必须本身解决如何识别一个祯的问题。
（操做串口至关于操做物理层，OSI／ISO模型中的第一层，解决祯同步问题是第二层的任务，因此咱们须要本身搭一个第二层。
也就是说：咱们须要经过定义通信协议，规定数据的内容本身分析何时收完了一次须要的数据。由于通信过程当中没法保证一次发送的数据确定是一次接收的）
下面来解决识别帧的问题：
不是编写终端，咱们一帮都采用原始模式；进行简单的串口编程，通常设置成阻塞模式，即可以了。可是在大多数应用场合，把串口设置成阻塞模式是很不实用的，如read()时，若是没有数据发来，这程序一直会阻塞在这里（除非用多线程）。所以通常把其设置为非阻塞模式。通常是须要用串口读取指定长度的数据，可是read函数实际读取的数据长度，每每会与指定的不一样，因此必须本身编写一个读写N字节数据的函数:
很快想到用个循环，可是循环中必须有 ‘即便一直没有收到指定长度的数据但在必定时间后也必须跳出循环’的机制，不然就与阻塞模式的没有区别了（也就是让函数一直等，等到指定长度数据接收为止）。参考下APUE的程序清单14-11的readn（）函数，此函数看似很好，可是它不适合用于串口的读取，由于它一旦if(nread = read(fd, ptr, nleft) < 0) 就马上会跳出循环，没有丝毫的时间上的容限，而串口的接收必然没有这么快，如若波特率为1200，是比较慢的。俩个字节传输的间隔，其都会被判断为错误而跳出。固然该函数对于读写文件是很是好用的。
ssize_t /* Read "n" bytes from a descriptor */
readn(int fd, void *ptr, size_t n)
{
size_t nleft;
ssize_t nread;
nleft = n;
while (nleft > 0) {
if ((nread = read(fd, ptr, nleft)) < 0) {
if (nleft == n)
return(-1); /* error, return -1 */
else
break; /* error, return amount read so far */
} else if (nread == 0) {
break; /* EOF */
}
nleft -= nread;
ptr += nread;
}
return(n - nleft); /* return >= 0 */
}
再次参考下APUE的tread() 和treadn（）函数，这组函数结合了select函数，使得在放弃以前，有了个时间来阻塞。有了必定的时间容限。例如把select中的tv.tv_sec = 1;这样就不会把 本来正常的俩个字节的时间间隔，误判为错误了。编程
ssize_t数组
tread(int fd, void *buf, size_t nbytes, unsigned int timout)缓存
{多线程
int nfds;异步
fd_set readfds;函数
struct timeval tv;测试
tv.tv_sec = timout;ui
tv.tv_usec = 0;
FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(fd, &readfds);
nfds = select(fd+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
if (nfds <= 0) {
if (nfds == 0)
errno = ETIME;
return(-1);
}
return(read(fd, buf, nbytes));
}
ssize_t
treadn(int fd, void *buf, size_t nbytes, unsigned int timout)
{
size_t nleft;
ssize_t nread;
nleft = nbytes;
while (nleft > 0) {
if ((nread = tread(fd, buf, nleft, timout)) < 0) {
if (nleft == nbytes)
return(-1); /* error, return -1 */
else
break; /* error, return amount read so far */
} else if (nread == 0) {
break; /* EOF */
}
nleft -= nread;
buf += nread;
}
return(nbytes - nleft); /* return >= 0 */
}
实际应用如：
某个串口通讯协议一帧为10个字节，linux 必须接收1帧后去解析该帧的命令。波特率1200 。在linux中必须有个读取一帧数据的函数，该函数不能‘一直等待接收10个字节’，而必须在必定时间内没有收到完整的一帧就放弃该帧，这样才能防止对方发送错误或者通讯中的错误带来的问题。 利用treadn()很好的配合该思路的实现。能够定时限为10ms。若是超过10ms（能够设置长点）这treadn()也会返回，这时判断若是实际收到的数据小于10，则丢弃便可。本人用1200的波特率，tv设置成了500us，工做的很好。
最后贴一个经典的串口编程基础：
1.串口操做须要的头文件
#include <stdio.h> //标准输入输出定义
#include <stdlib.h> //标准函数库定义
#include <unistd.h> //Unix标准函数定义
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> //文件控制定义
#include <termios.h> //POSIX中断控制定义
#include <errno.h> //错误号定义
2.打开串口
串口位于/dev中，可做为标准文件的形式打开，其中：
串口1 /dev/ttyS0
串口2 /dev/ttyS1
代码以下：
int
fd;
fd = open(“/dev/
ttyS0”, O_RDWR);
if(fd == -1
)
{
Perror(“串口1打开失败！”);
}
//
else
//fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);
除了使用O_RDWR标志以外，一般还会使用O_NOCTTY和O_NDELAY这两个标志。
O_NOCTTY：告诉Unix这个程序不想成为“控制终端”控制的程序，不说明这个标志的话，任何输入都会影响你的程序。
O_NDELAY：告诉Unix这个程序不关心DCD信号线状态，即其余端口是否运行，不说明这个标志的话，该程序就会在DCD信号线为低电平时中止。
3.设置波特率
最基本的串口设置包括波特率、校验位和中止位设置，且串口设置主要使用termios.h头文件中定义的termios结构，以下：
struct termios
{
tcflag_t c_iflag; //输入模式标志
tcflag_t c_oflag; //输出模式标志
tcflag_t c_cflag; //控制模式标志
tcflag_t c_lflag; //本地模式标志
cc_t c_line; //line discipline
cc_t c_cc[NCC]; //control characters
}
代码以下：
int speed_arr[] =
{ B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, };
int name_arr[] = {38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300
, };
void SetSpeed(int fd, int
speed)
{
int
i;
struct termios Opt; //定义termios结构
if(tcgetattr(fd, &Opt) != 0
)
{
perror(“tcgetattr fd”);
return
;
}
for(i = 0; i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int); i++
)
{
if(speed ==
name_arr[i])
{
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
cfsetispeed(&
Opt, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&
Opt, speed_arr[i]);
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt) != 0
)
{
perror(“tcsetattr fd”);
return
;
}
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
}
}
}
注意tcsetattr函数中使用的标志：
TCSANOW：当即执行而不等待数据发送或者接受完成。
TCSADRAIN：等待全部数据传递完成后执行。
TCSAFLUSH：Flush input and output buffers and make the change
4.设置数据位、中止位和校验位
如下是几个数据位、中止位和校验位的设置方法：（如下均为1位中止位）
8位数据位、无校验位：
Opt.c_cflag &= ~PARENB;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS8;
7位数据位、奇校验：
Opt.c_cflag |= PARENB;
Opt.c_cflag |= PARODD;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS7;
7位数据位、偶校验：
Opt.c_cflag |= PARENB;
Opt.c_cflag &= ~PARODD;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS7;
7位数据位、Space校验：
Opt.c_cflag &= ~PARENB;
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
Opt.c_cflag &= ~CSIZE;
Opt.c_cflag |= CS7;
代码以下：
int SetParity(int fd, int databits, int stopbits, int
parity)
{
struct
termios Opt;
if(tcgetattr(fd, &Opt) != 0
)
{
perror("tcgetattr fd"
);
return
FALSE;
}
Opt.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); //通常必设置的标志
switch(databits) //设置数据位数
{
case 7
:
Opt.c_cflag &= ~
CSIZE;
Opt.c_cflag |=
CS7;
break
;
case 8
:
Opt.c_cflag &= ~
CSIZE;
Opt.c_cflag |=
CS8;
berak;
default
:
fprintf(stderr, "Unsupported data size.\n"
);
return
FALSE;
}
switch(parity) //设置校验位
{
case 'n'
:
case 'N'
:
Opt.c_cflag &= ~PARENB; //清除校验位
Opt.c_iflag &= ~INPCK; //enable parity checking
break
;
case 'o'
:
case 'O'
:
Opt.c_cflag |= PARENB; //enable parity
Opt.c_cflag |= PARODD; //奇校验
Opt.c_iflag |= INPCK //disable parity checking
break
;
case 'e'
:
case 'E'
:
Opt.c_cflag |= PARENB; //enable parity
Opt.c_cflag &= ~PARODD; //偶校验
Opt.c_iflag |= INPCK; //disable pairty checking
break
;
case 's'
:
case 'S'
:
Opt.c_cflag &= ~PARENB; //清除校验位
Opt.c_cflag &= ~CSTOPB; //??????????????
Opt.c_iflag |= INPCK; //disable pairty checking
break
;
default
:
fprintf(stderr, "Unsupported parity.\n"
);
return
FALSE;
}
switch(stopbits) //设置中止位
{
case 1
:
Opt.c_cflag &= ~
CSTOPB;
break
;
case 2
:
Opt.c_cflag |=
CSTOPB;
break
;
default
:
fprintf(stderr, "Unsupported stopbits.\n"
);
return
FALSE;
}
opt.c_cflag |= (CLOCAL |
CREAD);
opt.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE |
ISIG);
opt.c_oflag &= ~
OPOST;
opt.c_oflag &= ~(ONLCR | OCRNL); //添加的
opt.c_iflag &= ~(ICRNL |
INLCR);
opt.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); //添加的
tcflush(fd, TCIFLUSH);
Opt.c_cc[VTIME]
= 0; //设置超时为15sec
Opt.c_cc[VMIN] = 0; //Update the Opt and do it now
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &Opt) != 0
)
{
perror("tcsetattr fd"
);
return
FALSE;
}
return
TRUE;
}
5.某些设置项
在第四步中咱们看到一些比较特殊的设置，下面简述一下他们的做用。
c_cc数组的VSTART和VSTOP元素被设定成DC1和DC3，表明ASCII标准的XON和XOFF字符，若是在传输这两个字符的时候就传不过去，须要把软件流控制屏蔽，即：
Opt.c_iflag &= ~ (IXON | IXOFF | IXANY);
有时候，在用write发送数据时没有键入回车，信息就发送不出去，这主要是由于咱们在输入输出时是按照规范模式接收到回车或换行才发送，而更多状况下咱们是没必要键入回车或换行的。此时应转换到行方式输入，不经处理直接发送，设置以下：
Opt.c_lflag &= ~ (ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
还存在这样的状况：发送字符0X0d的时候，每每接收端获得的字符是0X0a，缘由是由于在串口设置中c_iflag和c_oflag中存在从NL-CR和CR-NL的映射，即串口能把回车和换行当成同一个字符，能够进行以下设置屏蔽之：
Opt.c_iflag &= ~ (INLCR | ICRNL | IGNCR);
Opt.c_oflag &= ~(ONLCR | OCRNL);
6.读写串口
发送数据方式以下，write函数将返回写的位数或者当错误时为-1。
char buffer[1024];
int length;
int nByte;
nByte = write(fd, buffer, length);
读取数据方式以下，原始数据模式下每一个read函数将返回实际串口收到的字符数，若是串口中没有字符可用，回叫将会阻塞直到如下几种状况：有字符进入；一个间隔计时器失效；错误发送。
在打开串口成功后，使用fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY)语句，可使read函数当即返回而不阻塞。FNDELAY选项使read函数在串口无字符时当即返回且为0。
char buffer[1024];
int length;
int readByte;
readByte = read(fd, buffer, len);
注意：设置为原始模式传输数据的话，read函数返回的字符数是实际串口收到的字符数。Linux下直接用read读串口可能会形成堵塞，或者数据读出错误，此时可以使用tcntl或者select等函数实现异步读取。用select先查询com口，再用read去读就能够避免上述错误。
7.关闭串口
串口做为文件来处理，因此通常的关闭文件函数便可：
close(fd);
8.例子
这个例子中，须要打开串口1，设置9600波特率、8位数据位、1位中止位以及空校验，以后利用while语句循环判断串口中是否能够读出数据，将串口中数据连续读出后从新写回到串口中。
该程序可与minicom联合测试。
#include <stdio.h>
#include
<stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include
<sys/stat.h>
#include
<fcntl.h>
#include <termios.h>
#include
<errno.h>
main()
{
int
fd;
int
i;
int
len;
int n = 0
;
char read_buf[256
];
char write_buf[256
];
struct
termios opt;
fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY); //默认为阻塞读方式
if(fd == -1
)
{
perror("open serial 0\n"
);
exit(0
);
}
tcgetattr(fd, &
opt);
cfsetispeed(&
opt, B9600);
cfsetospeed(&
opt, B9600);
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt) != 0
)
{
perror("tcsetattr error"
);
return -1
;
}
opt.c_cflag &= ~
CSIZE;
opt.c_cflag |=
CS8;
opt.c_cflag &= ~
CSTOPB;
opt.c_cflag &= ~
PARENB;
opt.c_cflag &= ~
INPCK;
opt.c_cflag |= (CLOCAL |
CREAD);
opt.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE |
ISIG);
opt.c_oflag &= ~
OPOST;
opt.c_oflag &= ~(ONLCR | OCRNL); //添加的
opt.c_iflag &= ~(ICRNL |
INLCR);
opt.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); //添加的
opt.c_cc[VTIME] = 0
;
opt.c_cc[VMIN] = 0
;
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
printf("configure complete\n"
);
if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt) != 0
)
{
perror("serial error"
);
return -1
;
}
printf("start send and receive data\n"
);
while(1
)
{
n = 0
;
len = 0
;
bzero(read_buf, sizeof(read_buf)); //相似于memset
bzero(write_buf, sizeof
(write_buf));
while( (n = read(fd, read_buf, sizeof(read_buf))) > 0
)
{
for(i = len; i < (len + n); i++
)
{
write_buf[i] = read_buf[i -
len];
}
len +=
n;
}
write_buf[len] = '\0'
;
printf("Len %d \n"
, len);
printf("%s \n"
, write_buf);
n =
write(fd, write_buf, len);
printf("write %d chars\n"
,n);
sleep(2
);
}
}
9.附录
c_cflag用于设置控制参数，除了波特率外还包含如下内容：
EXTA External rate clock
EXTB External rate clock
CSIZE Bit mask for data bits
CS5 5个数据位
CS6 6个数据位
CS7 7个数据位
CS8 8个数据位
CSTOPB 2个中止位（清除该标志表示1个中止位
PARENB 容许校验位
PARODD 使用奇校验（清除该标志表示使用偶校验）
CREAD Enable receiver
HUPCL Hangup (drop DTR) on last close
CLOCAL Local line – do not change “owner” of port
LOBLK Block job control outpu
c_cflag标志能够定义CLOCAL和CREAD，这将确保该程序不被其余端口控制和信号干扰，同时串口驱动将读取进入的数据。CLOCAL和CREAD一般老是被是能的。
c_lflag用于设置本地模式，决定串口驱动如何处理输入字符，设置内容以下：
ISIG Enable SIGINTR, SIGSUSP, SIGDSUSP, and SIGQUIT signals
ICANON Enable canonical input (else raw)
XCASE Map uppercase \lowercase (obsolete)
ECHO Enable echoing of input characters
ECHOE Echo erase character as BS-SP-BS
ECHOK Echo NL after kill character
ECHONL Echo NL
NOFLSH Disable flushing of input buffers after interrupt or quit characters
IEXTEN Enable extended functions
ECHOCTL Echo control characters as ^char and delete as ~?
ECHOPRT Echo erased character as character erased
ECHOKE BS-SP-BS entire line on line kill
FLUSHO Output being flushed
PENDIN Retype pending input at next read or input char
TOSTOP Send SIGTTOU for background output
c_iflag用于设置如何处理串口上接收到的数据，包含以下内容：
INPCK Enable parity check
IGNPAR Ignore parity errors
PARMRK Mark parity errors
ISTRIP Strip parity bits
IXON Enable software flow control (outgoing)
IXOFF Enable software flow control (incoming)
IXANY Allow any character to start flow again
IGNBRK Ignore break condition
BRKINT Send a SIGINT when a break condition is detected
INLCR Map NL to CR
IGNCR Ignore CR
ICRNL Map CR to NL
IUCLC Map uppercase to lowercase
IMAXBEL Echo BEL on input line too long
c_oflag用于设置如何处理输出数据，包含以下内容：
OPOST Postprocess output (not set = raw output)
OLCUC Map lowercase to uppercase
ONLCR Map NL to CR-NL
OCRNL Map CR to NL
NOCR No CR output at column 0
ONLRET NL performs CR function
OFILL Use fill characters for delay
OFDEL Fill character is DEL
NLDLY Mask for delay time needed between lines
NL0 No delay for NLs
NL1 Delay further output after newline for 100 milliseconds
CRDLY Mask for delay time needed to return carriage to left column
CR0 No delay for CRs
CR1 Delay after CRs depending on current column position
CR2 Delay 100 milliseconds after sending CRs
CR3 Delay 150 milliseconds after sending CRs
TABDLY Mask for delay time needed after TABs
TAB0 No delay for TABs
TAB1 Delay after TABs depending on current column position
TAB2 Delay 100 milliseconds after sending TABs
TAB3 Expand TAB characters to spaces
BSDLY Mask for delay time needed after BSs
BS0 No delay for BSs
BS1 Delay 50 milliseconds after sending BSs
VTDLY Mask for delay time needed after VTs
VT0 No delay for VTs
VT1 Delay 2 seconds after sending VTs
FFDLY Mask for delay time needed after FFs
FF0 No delay for FFs
FF1 Delay 2 seconds after sending FFs
c_cc定义了控制字符，包含如下内容：
VINTR Interrupt CTRL-C
VQUIT Quit CTRL-Z
VERASE Erase Backspace (BS)
VKILL Kill-line CTRL-U
VEOF End-of-file CTRL-D
VEOL End-of-line Carriage return (CR)
VEOL2 Second end-of-line Line feed (LF)
VMIN Minimum number of characters to read
VSTART Start flow CTRL-Q (XON)
VSTOP Stop flow CTRL-S (XOFF)
VTIME Time to wait for data (tenths of seconds)
注意：控制符VTIME和VMIN之间有复杂的关系。VTIME定义要求等待的时间（百毫米，一般是unsigned char变量），而VMIN定义了要求等待的最小字节数（相比之下，read函数的第三个参数指定了要求读的最大字节数）。
若是VTIME=0，VMIN=要求等待读取的最小字节数，read必须在读取了VMIN个字节的数据或者收到一个信号才会返回。
若是VTIME=时间量，VMIN=0，无论可否读取到数据，read也要等待VTIME的时间量。
若是VTIME=时间量，VMIN=要求等待读取的最小字节数，那么将从read读取第一个字节的数据时开始计时，并会在读取到VMIN个字节或者VTIME时间后返回。
若是VTIME=0，VMIN=0，无论可否读取到数据，read都会当即返回。
tcflush函数清除串口输入缓存（终端驱动已接到，但用户还没有读取）或串口输出缓存（用户已经写如缓存，但还没有发送）。
函数原型：
int tcflush（int filedes，int quene）
参数解释
filedes： 描述符。
quene取值及含义:
*TCIFLUSH 清除输入队列
*TCOFLUSH 清除输出队列
*TCIOFLUSH 清除输入、输出队列
举例：tcflush（fd，TCIOFLUSH）;
另加的说明：
在打开串口后，用户其实其实已经能够开始从串口读取数据了，但若是用户没有读取，数据将被将保存在缓冲区里。若是用户不想要开始的一段数据，或者发现缓冲区数据有误，可使用这个函数将缓冲区清空。
应用举例：
tcflush(fd, TCIOFLUSH);
sleep(2);
read_len = read(fd, buff, 10);
这样，在sleep以前的输入输出队列中的数据都被清空了。
