armlinux串口编程

ARM Linux 串口编程指南

在嵌入式系统中，串口（Serial Port）是一种常用的通信接口，用于设备之间的数据传输，本文将详细介绍在 ARM Linux 环境下如何进行串口编程，包括配置串口、编写串口通信程序以及常见问题的解决方法。

1. 串口基础

1 串口

串口类型：常见的串口包括 UART（通用异步收发传输器）、RS232、RS485 等。

工作模式：全双工或半双工，异步通信。

波特率：通信速率，如 9600、115200 等。

数据位：通常为 8 位。

停止位：通常为 1 位或 2 位。

校验位：无校验、奇校验、偶校验等。

2 串口在 Linux 中的表示

在 Linux 系统中，串口设备通常以/dev/ttyS 或/dev/serial 的形式存在。

设备名称	描述
/dev/ttyS0	第一个串口设备
/dev/ttyS1	第二个串口设备
/dev/serial0	某些系统中的串口设备

2. 串口配置

在进行串口通信前，需要正确配置串口参数，包括波特率、数据位、停止位和校验位等，可以使用stty 命令或编程方式进行配置。

1 使用 `stty` 配置串口

设置波特率为115200，8数据位，无校验，1停止位
stty -F /dev/ttyS0 115200 cs8 -cstopb -parenb -icanon -echo

参数说明：

-F /dev/ttyS0：指定串口设备。

115200：设置波特率为 115200。

cs8：设置数据位为 8 位。

-cstopb：设置停止位为 1 位。

-parenb：禁用奇偶校验。

-icanon：设置为非规范模式（原始模式）。

-echo：关闭回显。

2 编程方式配置串口

在 C/C++ 程序中，可以使用termios 结构体来配置串口参数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
int set_serial_params(int fd, int speed, int parity) {
    struct termios tty;
    memset(&tty, 0, sizeof(tty));
    if (tcgetattr(fd, &tty) != 0) {
        perror("tcgetattr");
        return -1;
    }
    // 设置输入和输出波特率
    cfsetispeed(&tty, speed);
    cfsetospeed(&tty, speed);
    // 设置数据位
    tty.c_cflag |= CS8; // 8数据位
    // 设置停止位
    tty.c_cflag &= ~CSTOPB; // 1停止位
    // 设置校验位
    switch (parity) {
        case 0:
            tty.c_cflag &= ~PARENB; // 无校验
            break;
        case 1:
            tty.c_cflag |= PARENB;
            tty.c_cflag &= ~PARODD; // 偶校验
            break;
        case 2:
            tty.c_cflag |= PARENB;
            tty.c_cflag |= PARODD;  // 奇校验
            break;
        default:
            return -1;
    }
    // 设置为非规范模式
    tty.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
    tty.c_oflag &= ~OPOST;
    // 设置控制模式
    tty.c_cc[VMIN] = 1; // 最小读取字符数
    tty.c_cc[VTIME] = 0; // 超时时间
    if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &tty) != 0) {
        perror("tcsetattr");
        return -1;
    }
    return 0;
}

3. 编写串口通信程序

下面以一个简单的串口通信示例为例，展示如何在 ARM Linux 上实现数据的发送和接收。

1 示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
// 串口配置函数（见上文）
int set_serial_params(int fd, int speed, int parity);
int main() {
    const char *device = "/dev/ttyS0";
    int fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }
    // 设置串口参数：115200波特率，无校验
    if (set_serial_params(fd, B115200, 0) != 0) {
        close(fd);
        return -1;
    }
    // 发送数据
    const char *msg = "Hello, Serial Port!
";
    int len = strlen(msg);
    int written = write(fd, msg, len);
    if (written != len) {
        perror("write");
    } else {
        printf("Sent: %s", msg);
    }
    // 接收数据
    char buffer[100];
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    int read_len = read(fd, buffer, sizeof(buffer) 1);
    if (read_len > 0) {
        printf("Received: %s
", buffer);
    } else if (read_len == 0) {
        printf("No data received.
");
    } else {
        perror("read");
    }
    close(fd);
    return 0;
}

2 编译与运行

假设上述代码保存为serial_test.c，使用以下命令进行编译和运行：

gcc serial_test.c -o serial_test
sudo ./serial_test

注意：可能需要超级用户权限才能访问串口设备。

4. 常见问题与解决方法

1 无法打开串口设备

问题：运行程序时提示“Permission denied”或“No such file or directory”。

解决方法：

确保串口设备名称正确，如/dev/ttyS0。

检查当前用户是否有权限访问串口设备，可以通过以下命令将当前用户添加到dialout 组：

sudo usermod -a -G dialout $USER

然后重新登录使组更改生效。

2 数据发送失败或接收不到数据

问题：发送数据后没有响应，或者接收不到预期的数据。

解决方法：

检查串口配置是否正确，包括波特率、数据位、停止位和校验位是否与对方设备一致。

确认硬件连接是否正确，确保串口线连接稳固，且两端设备配置匹配。

使用串口调试工具（如minicom 或screen）测试串口通信是否正常。

使用 screen 测试串口
sudo screen /dev/ttyS0 115200

5. 相关问题与解答

问题1：如何在 ARM Linux 上查看可用的串口设备？

解答：

可以使用以下命令列出系统中的串口设备：

ls -l /dev/ttyS

或者查看所有串口相关的设备：

dmesg | grep tty

使用lsusb 或dmesg 可以查看 USB 转串口设备是否被识别。

问题2：在串口通信中，如何实现数据的实时接收与处理？

解答：

为了实现实时接收与处理数据，可以使用多线程或异步 I/O，以下是一个使用多线程的简单示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <pthread.h>
// 串口配置函数（见上文）
int set_serial_params(int fd, int speed, int parity);
void* receive_thread(void* arg) {
    int fd = *(int*)arg;
    char buffer[100];
    while (1) {
        memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
        int read_len = read(fd, buffer, sizeof(buffer) 1);
        if (read_len > 0) {
            printf("Received: %s
", buffer);
        } else if (read_len == 0) {
            // No data, continue looping
        } else {
            perror("read");
            break;
        }
    }
    return NULL;
}
int main() {
    const char *device = "/dev/ttyS0";
    int fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return -1;
    }
    // 设置串口参数：115200波特率，无校验
    if (set_serial_params(fd, B115200, 0) != 0) {
        close(fd);
        return -1;
    }
    pthread_t rx_thread;
    if (pthread_create(&rx_thread, NULL, receive_thread, &fd) != 0) {
        perror("pthread_create");
        close(fd);
        return -1;
    }
    // 主线程负责发送数据
    while (1) {
        const char *msg = "Periodic Message
";
        write(fd, msg, strlen(msg));
        sleep(1); // 每秒发送一次
    }
    close(fd);
    return 0;
}

说明：

创建一个接收线程，持续监听串口数据并处理。

主线程可以负责发送数据或其他任务，实现并发处理。

各位小伙伴们，我刚刚为大家分享了有关“armlinux串口编程”的知识，希望对你们有所帮助。如果您还有其他相关问题需要解决，欢迎随时提出哦！