基于嵌入式Linux下串口应用编程的研究

　　一、引言

　　串口是一种常用的接口，常用的串口有RS-232-C接口。S3C2410X内部具有两个独立的UART控制器，每个控制器都可以工作在Interrupt（中断）模式或者DMA（直接存储访问）模式。同时，每个UART均具有16字节的FIFO（先入先出寄存器），支持的最高波特率可达到230.4kb/s.

　　UART的操作主要可分为以下几个部分：数据发送、数据接收、产生中断、设置波特率、Loopback模式、红外模式以及硬软流控模式。

　　在linux中，所有的设备文件一般都位于“/dev”下，其中串口1和串口2对应的设备名依次为“/dev/ttyS0”和“/dev/ttyS1”,而且USB转串口的设备名通常为“/dev/ttyUSB0”

　　和“/dev/ttyUSB1”,下面就详细讲解串口应用编程。

　　二、串口设置详解

　　读写串口设备时需要设置串口的波特率、校验码、停止位等等，对于应用程序开发来说，对于串口设备的设置主要通过如下的结构体完成的：

　　termios是POSIX定义的标准接口，是对虚拟终端、串口等终端类设备的一种抽象。终端有规范模式、非规范模式和原始模式这三种工作模式。上述结构体成员的c_lflag的ICANNON标志位用于定义终端的工作模式类型，如果设置这一位说明终端工作与规范模式下，如果过清除该标志表明终端工作在非规范模式下。默认情况是工作在规范模式下。

　　在规范模式下，对输入是通过行的方式进行处理的。在输入行结束符（包括回车符、EOF等）之前，系统调用read（）函数是读不到输入的数据。在非规范模式下，输入全部都是即时生效的，既不需要额外输入行结束符，也不需要进行行编辑。在该模式下，用户可以通过对参数MIN（c_cc[VMIN]）和TIME（c_cc[VTIME]）的设置来决定调用read（）函数的方式。下面是4中不同的设置情况。

　　（1）MIN 以及TIME全部为0的情况下：

　　read（）函数立即返回。若有可读的数据时，则读取数据并返回被读取的字节数，否则读取失败并返回0.

　　（2）MIN大于0,TIME为0:read（）函数会等待到有MIN个字节可以被读取 ,否则一直处于阻塞状态。

　　（3）MIN为0,而TIME>0:只要满足两种情形下：a、存在数据可读；b、阻塞TIME的十分之一秒，read函数就会返回，其中返回值为读取到的字节数。如果在有数据可读前超时，则read（）函数返回值为0.

　　（4）MIN和TIME全都大于0:只有满足如下两种情形之一时，read（）函数才会返回 :缓存区中有MIN个字节，或者在两个字符之间超时TIME个十分之一秒。

　　从严格意义上来讲，原始模式是一种特殊的非规范模式。在原始模式下，对输入数据的处理方式是按字节为单位，并且终端是不可回显的。通过调用cfmakeraw（）函数就可以将把终端的该工作模式设置为原始模式。

　　三、简单的串口设置详解流程

　　下面以指纹识别系统为例介绍下串口的操作流程。

　　本系统中，对串口的操作和使用可以分为如下几个部分：串口的初始化（包括串口设备的打开、串口设备属性的设置）、串口数据单字节读取、串口数据的多字节读取、串口数据的单字节写入、串口数据的多字节写入、串口设备的关闭。

　　1.串口设备的初始化过程

　　（1）打开串口

　　在Linux系统中，对设备的操作如同普通文件一样，在本系统中打开串口设备的代码如下所示：

　　#define DEVICENAME0 “/dev/s3c2410_serial1″f d = o p e n （ D E V I C E N A M E 0 , O _ R D W R | O _NONBLOCK）；

　　DEVICENAME0表示要打开的串口设备名称，这个和特定的设备相关，在Linux桌面系统上一般为/dev/ttyS*,而在嵌入式系统中，这个根据UART驱动对的板级信息不同而不同，没有统一的规定，在本系统中是/dev/s3c2410_serial1.

　　O_RDWR表示以读写方式打开串口设备O_NONBLOCK标志代表将以后的读写操作全以非阻塞模式。注意，这里必须选择非阻塞方式打开，否则会导致程序运行出错。

　　为了读写串口设备，需要恢复串口读写方式为阻塞状态，以用于等待数据，可用fcntl（）函数实现：

　　（2）配置串口设备的属性

　　在打开串口设备之后，需要对串口设备的属性进行配置。主要包括设置波特率、设置字符大小、设置奇偶校验位、设置停止位以及设置最小字符和等待时间等。[page]

　　设置串口设备之前，需要先获取当前串口设备的属性，这是因为结构体termios的成员都是和特定寄存器对应的，如果不先获取以前的状态，可能将寄存器中的值全部覆盖，从而导致通信失败，并且在操作完串口设备以后，需要将串口设备的属性恢复到以前的值。获取当前串口设备属性的过程如下：

　　tcgetattr（fd,&new_cfg）； / /从f d代表的串口设备中获取当前的状态并将其保存在new_cfg中。

　　接下来是将串口设备设置为原始模式，在本系统中需要使用原始模式进行通信。

　　cfmakeraw（&new_cfg）；

　　将串口通信的字符大小设为8个字符new_cfg.c_cflag &= ~CSIZE;

　　new_cfg.c_cflag |= CS8;

　　设置波特率

　　cfsetispeed（&new_cfg,BARDRATE）； / / 设

　　置输入波特率

　　cfsetospeed（&new_cfg,BARDRATE）； / / 设

　　置输出波特率

　　设置奇偶校验位，不适用奇偶校验

　　new_cfg.c_cflag &= ~PARENB;

　　new_cfg.c_iflag &= ~INPCK;

　　设置停止位，使用一个byte

　　new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;

　　设置读取字符大小以及等待时间

　　new_cfg.c_cc[VTIME]=50; //两个字符之间

　　等待超过5s返回

　　new_cfg.c_cc[VMIN]=1; //最少读取一个

　　字符

　　清除串口缓存

　　该操作是必不可少的，否则会导致串口通信失败。

　　tcflush（fd,TCIOFLUSH）；

　　其中TCIOFLUSH表示清空串口的缓存。

　　接下来需要激活配置if（（tcsetattr（fd,TCSANOW,&new_cfg））！=0）

　　{

　　// perror（”tcsetattr“）；

　　return 1;

　　}

　　串口初始化、串口属性的设置的流程图，如图1所示。

　　2.串口的读写和关闭

　　利用串口通信的过程就是对串口设备的读写过程，只需要利用read（）函数和write（）函数对打开的串口设备的文件描述符操作即可。

　　在操作完串口退出程序时，需要将打开的串口关闭，这个过程和关闭普通的文件一样，调用close（）函数即可完成。

　　四、结束语

　　本文以指纹识别系统的串口编程为例，阐述了Linux系统下，串口编程的具体设置方法，在本文的基础上再添加上层软件的设计即可完成一个指纹识别系统。