嵌入式Linux系列第7篇：操做UART

1linux

引言ios

串口是咱们实际工做中常用的一个接口，好比咱们在Linux下使用的debug串口，它用来登陆Linux系统，输出log。另外咱们也会使用串口和外部的一些模块通讯，好比GPS模块、RS485等。这里对Linux下串口使用作个总结，但愿对你们有所帮助。

2git

环境介绍github

2.1.硬件

1) 网上的一个第三方作的NUC972开发板：

有兴趣购买的朋友，能够去他们的淘宝店购买：

https://s.click.taobao.com/X8mza8w

此次要控制的是板子底板上DB9串口：

对应NUC972的PE3和PE2引脚。

2) 2根USB转RS232线，一个用来链接板子的debug串口UART0，另一个用来链接板子上的串口UART1.

2.2.软件

1) 咱们在上一篇《Linux学习系列六：操做GPIO》的基础上改动下Linux内核配置，生成新的970uimage并烧写到板子里。

2) uboot、rootfs使用板子里默认的，为了增长micorcom命令，须要使用busybox生成，而后经过U盘导入到板子里。Busybox具体使用参考《Linux学习系列五：Nand Flash根文件系统制做》

3)交叉工具链arm_linux_4.8.tar.gz

3web

Busybox生成microcom命令编程

microcom命令相似于windows下的串口调试助手，在调试串口时很是有用，默认状况下板子里不支持这个命令，须要用busybox去生成。

1）busybox的使用若是你们有遗忘，能够参考《Linux 学习系列五：Nand Flash 根文件系统制做》中详细介绍，首先咱们把原来的~/nuc972/rootfs目录里的内容给删掉

2）进入到busybox目录，make menuconfig，输入/, 搜索microcom，找到配置它的位置

而后进入到对应的位置，把microcom选中。

3) 编译make，安装make install，而后压缩一下生成rootfs.tar

4) 经过U盘导入到板子里，放到根目录下解压，这样板子就支持microcom命令了。

4windows

内核配置缓存

1)为了使用UART1，须要在内核里作以下配置：

Device Drivers --->

Character devices --->

Serial drivers

[*] NUC970/N9H30 UART1 support

保存生成新的.config 文件。

2）make uImage，生成新的970uimage文件，将其单独下载到板子里便可。

5微信

UART操做app

5.1.命令行操做

咱们将板子上的两个串口同时和PC机链接，经过debug串口登陆Linux系统操做UART1，PC端打开串口调试助手，选择UART1对应的串口，这样板子经过UART1就能够和PC之间进行数据的收发了。

登陆板子后，输入下面指令：

microcom -s 115200 /dev/ttyS1

/dev下的ttyS1对应的就是UART1设备。

microcom 命令后的-s 115200，表示设置波特率为115200bps。

若是你想了解microcom的详细实现机制，能够到busybox的目录miscutils查看microcom.c源代码便可。

输入上述命令后，当此串口收到数据后，就会自动在窗口中显示出来，若是键盘输入字符，就会自动经过此串口发送出去。咱们能够双向收发测试。

注意：

1) micrcom指令退出的方式是Ctrl+x，不是Ctrl+c，若是输入Ctrl+c，它实际上是发送了0x03字符。

2) 有些工程师喜欢用cat 指令去查看串口就没有收到数，其实这是不对的，咱们作下面这个测试，为了方便起见，咱们让PC端1s一次定时发送

使用micrcom的话，

microcom -s 115200 /dev/ttyS1

会看到在不断的接收数据

咱们Ctrl+x先关掉microcom，直接输入

cat /dev/ttyS1

会有什么结果呢？

什么都没有收到。

因此千万不要直接用cat去判断串口是否有数据接收，为何有时能收到呢，那是由于串口设备在某个地方被打开(调用了open函数)了。

好比你让microcom指令在后台执行

microcom -s 115200 /dev/ttyS1 &

这时再使用cat指令就能够显示数据了。

5.2.C语言串口编程

咱们看下在C代码里如何操做串口，下面是一个例子：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <asm/termios.h>#include <memory.h>
#define DEV_NAME "/dev/ttyS1"int main (int argc, char *argv[]){ int fd; int len, i,ret;  char buf[] = "Hello TopSemic! \n";  fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY);  if(fd < 0) { perror(DEV_NAME); return -1;   }  len = write(fd, buf, sizeof(buf)); if (len < 0)  { printf("write data error \n"); }  memset(buf,0x00,sizeof(buf)); len = read(fd, buf, sizeof(buf));  if (len < 0)  { printf("read error \n"); return -1;  }  printf("%s", buf);  return(0);}

将它编译后放到板子里，注意上述代码没有设置串口波特率，默认值是9600，须要在串口调试助手中正确配置，运行一下咱们先看看效果：

交叉验证下，咱们把UART1的波特率设置为115200后，结果以下，能够看到是没法正确接收到数据的。

上述程序工做过程是串口先发送一串数据，而后一直停在read函数处不动，直到接收到数据后返回退出。此时串口工做在阻塞模式下。所谓阻塞和非阻塞的含义以下：

阻塞：

对于read，指当串口输入缓存区没有数据的时候，read函数将会阻塞在这里，直到串口输入缓存区中有数据可读取，read读到了须要的字节数以后，返回值为读到的字节数；

对于write，指当串口输出缓冲区满，或剩下的空间小于将要写入的字节数，则write将阻塞，一直到串口输出缓冲区中剩下的空间大于等于将要写入的字节数，执行写入操做，返回写入的字节数。

非阻塞：

对于read，指当串口输入缓冲区没有数据的时候，read函数当即返回，返回值为-1。

对于write，指当串口输出缓冲区满，或剩下的空间小于将要写入的字节数，则write将进行写操做，写入当前串口输出缓冲区剩下空间容许的字节数，而后返回写入的字节数。

在打开串口文件时，打开模式加上O_NDELAY能够以非阻塞方式打开串口；反之，不加上O_NDEAY，默认以阻塞方式打开串口。上述第一例子中没有加O_NDEAY标志，因此工做在阻塞模式下，下面再看个例子，咱们加上O_NDEAY

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <asm/termios.h>#include <memory.h>
#define DEV_NAME "/dev/ttyS1" int main (int argc, char *argv[]){ int fd; int len, i,ret; char buf[] = "Hello TopSemic! \n";
 fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY|O_NDELAY); if(fd < 0) { perror(DEV_NAME); return -1; }
 len = write(fd, buf, sizeof(buf)); if (len < 0) { printf("write data error \n"); } while(1) { memset(buf,0x00,sizeof(buf)); len = read(fd, buf, sizeof(buf));
 printf("len:%d \n",len); if(len>0) printf("%s", buf); usleep(100000); }}

这时程序运行结果以下，在串口接收不到数据时，read函数当即返回，返回值是-1，当接收到数据后，返回值是接收到数据值长度。

你们可能注意到，上述代码没有关于串口的参数配置，好比波特率、校验位、数据位、中止位的设置，实际应用中极可能是要修改这些参数的，最多见的就是修改波特率，下面例子在上面的基础上修改以下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <asm/termios.h>#include <memory.h>#include <signal.h>
 #define DEV_NAME "/dev/ttyS1"static struct termios newtios,oldtios; /*termianal settings */
static int saved_portfd=-1; /*serial port fd */
static void reset_tty_atexit(void){ if(saved_portfd != -1) { tcsetattr(saved_portfd,TCSANOW,&oldtios); } }
/*cheanup signal handler */static void reset_tty_handler(int signal){ if(saved_portfd != -1) { tcsetattr(saved_portfd,TCSANOW,&oldtios); } _exit(EXIT_FAILURE);}
static set_port_attr (int portfd,int baudrate){ struct sigaction sa;  /*get serial port parnms,save away */ tcgetattr(portfd,&newtios); memcpy(&oldtios,&newtios,sizeof newtios); /* configure new values */ cfmakeraw(&newtios); /*see man page */ newtios.c_iflag |=IGNPAR; /*ignore parity on input */ newtios.c_oflag &= ~(OPOST | ONLCR | OLCUC | OCRNL | ONOCR | ONLRET | OFILL);  newtios.c_cc[VMIN]=1; /* block until 1 char received */ newtios.c_cc[VTIME]=0; /*no inter-character timer */ switch(baudrate) { case 9600: cfsetispeed(&newtios,B9600); cfsetospeed(&newtios,B9600); break; case 19200: cfsetispeed(&newtios,B19200); cfsetospeed(&newtios,B19200); break; case 38400: cfsetispeed(&newtios,B38400); cfsetospeed(&newtios,B38400); break; case 115200: cfsetispeed(&newtios,B115200); cfsetospeed(&newtios,B115200); break; } /* register cleanup stuff */ atexit(reset_tty_atexit); memset(&sa,0,sizeof sa); sa.sa_handler = reset_tty_handler; sigaction(SIGHUP,&sa,NULL); sigaction(SIGINT,&sa,NULL); sigaction(SIGPIPE,&sa,NULL); sigaction(SIGTERM,&sa,NULL); /*apply modified termios */ saved_portfd=portfd; tcflush(portfd,TCIFLUSH); tcsetattr(portfd,TCSADRAIN,&newtios); return portfd;
}
int main (int argc, char *argv[]){ int fd; int len, i,ret; char buf[] = "Hello TopSemic! \n";  fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY|O_NDELAY); if(fd < 0) { perror(DEV_NAME); return -1; }  set_port_attr (fd,115200);
 len = write(fd, buf, sizeof(buf)); if (len < 0) { printf("write data error \n"); } while(1) {  memset(buf,0x00,sizeof(buf)); len = read(fd, buf, sizeof(buf));
 printf("len:%d \n",len); if(len>0) printf("%s", buf);  usleep(100000); }
 return 0;}