armlinux串口

ARM Linux 串口详解

一、ARM Linux 串口

在 ARM 架构的 Linux 系统中，串口（Serial Port）是一种常见的通信接口，用于实现设备之间的串行数据通信，它广泛应用于嵌入式开发、调试、数据传输等场景，例如通过串口连接终端设备进行系统日志查看、与外部传感器或模块进行数据交互等。

二、串口硬件基础

（一）引脚定义

引脚名称	功能描述
TxD（Transmit Data）	数据发送引脚，用于发送串行数据。
RxD（Receive Data）	数据接收引脚，用于接收串行数据。
GND	接地引脚，提供电路参考地。
VCC	电源引脚，为串口设备供电（通常为 3.3V 或 5V，具体取决于设备）。

（二）电平标准

常见的串口电平标准有 TTL 电平和 RS232 电平。

TTL 电平：

高电平：通常为 3.3V 或 5V。

低电平：通常为 0V。

特点：直接与 ARM 芯片的 GPIO 引脚兼容，适用于短距离通信，一般不超过 1 米。

RS232 电平：

高电平：-3V 至 -15V。

低电平：+3V 至 +15V。

特点：采用差分信号传输，抗干扰能力强，适用于长距离通信，可达数十米甚至上百米，但需要电平转换芯片与 ARM 芯片连接。

三、串口驱动与设备文件

（一）驱动架构

在 Linux 内核中，串口驱动通常分为物理层驱动和波特率发生器驱动等部分，物理层驱动负责与硬件直接交互，实现数据的收发；波特率发生器驱动则用于产生串口通信所需的时钟信号，以确保数据传输的速率准确。

（二）设备文件

Linux 系统将串口设备抽象为设备文件，位于/dev 目录下，常见的串口设备文件为/dev/ttyS（其中 表示数字，如/dev/ttyS0、/dev/ttyS1 等），这些设备文件代表了系统中的物理串口，还有一些虚拟串口设备文件，如/dev/pts/，用于进程间的串口通信模拟。

四、串口配置参数

（一）基本参数

参数名称	说明
波特率（Baud Rate）	表示每秒传输的符号数，常见的波特率有 9600、19200、38400、57600、115200 等，设置相同的波特率是保证通信双方正常通信的前提。
数据位（Data Bits）	通常为 7 位或 8 位，表示每个字符包含的数据位数。
停止位（Stop Bits）	一般为 1 位、1.5 位或 2 位，用于标识一个字符的结束。
奇偶校验（Parity）	包括无校验（None）、奇校验（Odd）和偶校验（Even），用于检测数据传输过程中的错误，根据实际需求选择是否启用及校验方式。

（二）流控控制

硬件流控（Hardware Flow Control）：通过 RTS（Request To Send）和 CTS（Clear To Send）引脚进行流量控制，当接收方缓冲区满时，会通过 CTS 引脚向发送方发送信号，通知发送方暂停发送数据；当接收方缓冲区有空间时，再通知发送方继续发送。

软件流控（Software Flow Control）：使用 XON/XOFF 字符进行流量控制，接收方通过向发送方发送 XOFF 字符来暂停数据发送，发送 XON 字符来恢复数据发送。

五、串口使用流程

（一）打开串口

在 Linux 中，可以使用open() 系统调用打开串口设备文件。

int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);
if (fd == -1) {
    perror("Open serial port failed");
    return -1;
}

O_RDWR 表示以读写方式打开设备文件，O_NOCTTY 表示不将该设备作为控制终端。

（二）配置串口

使用tcgetattr() 获取当前串口配置，然后使用tcsetattr() 设置新的配置参数。

struct termios options;
tcgetattr(fd, &options);
cfsetispeed(&options, B115200); // 设置输入波特率
cfsetospeed(&options, B115200); // 设置输出波特率
options.c_cflag &= ~PARENB; // 无奇偶校验
options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 1 位停止位
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8; // 8 位数据位
tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

（三）数据读写

读数据：使用read() 函数从串口设备文件中读取数据。

char buffer[100];
int n = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
if (n > 0) {
    // 处理读取到的数据
}

写数据：使用write() 函数向串口设备文件写入数据。

const char *data = "Hello, Serial Port!";
int n = write(fd, data, strlen(data));
if (n < 0) {
    perror("Write to serial port failed");
}

（四）关闭串口

使用close() 函数关闭串口设备文件。

close(fd);

六、相关问题与解答

（一）问题 1：如何确定串口设备文件对应的物理串口？

解答：在 Linux 系统中，可以通过查看/sys/class/tty/ 目录下的设备信息来确定串口设备文件对应的物理串口，对于/dev/ttyS0，可以查看/sys/class/tty/ttyS0/device/ 目录下的信息，其中可能包含serial 文件，其内容即为对应的物理串口名称（如uart0 等），一些开发板或设备的文档中也会明确说明串口设备文件与物理串口的对应关系。

（二）问题 2：串口通信出现乱码怎么办？

解答：串口通信出现乱码可能是由于以下原因导致的：

波特率不一致：通信双方的波特率设置不同，导致数据传输错误，检查并确保发送方和接收方的波特率设置相同。

数据位、停止位或奇偶校验设置不一致：这些参数设置不匹配会使数据解析错误，核对双方的串口配置参数，保证其一致。

流控设置问题：如果流控设置不当，可能会导致数据丢失或混乱，根据实际情况正确配置硬件流控或软件流控。

电气连接问题：检查串口的引脚连接是否正确，包括 TxD、RxD、GND 等引脚，以及电平是否匹配，如果使用电平转换芯片，确保其工作正常。

本文详细介绍了 ARM Linux 串口的相关知识，包括硬件基础、驱动与设备文件、配置参数、使用流程等内容，并针对两个常见问题进行了解答，掌握这些知识对于在 ARM Linux 系统中进行串口通信开发和故障排除具有重要意义，在实际开发中，需要根据具体的硬件平台和应用场景，合理配置和使用串口资源，以实现稳定可靠的数据传输。

到此，以上就是小编对于“armlinux串口”的问题就介绍到这了，希望介绍的几点解答对大家有用，有任何问题和不懂的，欢迎各位朋友在评论区讨论，给我留言。