Linux_UART_DevelopmentGuide-04
4 接口描述
UART 驱动会注册生成串口设备/dev/ttySx，应用层的使用只需遵循 Linux 系统中的标准串口编程方法即可。
4.1 打开/关闭串口
使用标准的文件打开函数：
int open(const char *pathname, int flags);
int close(int fd);
需要引用头文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
4.2 读/写串口
同样使用标准的文件读写函数：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
需要引用头文件：
#include <unistd.h>
4.3 设置串口属性
串口属性包括波特率、数据位、停止位、校验位、流控等，这部分是串口设备特有的接口。串口属性的数据结构 termios 定义如下：（terminos.h）。
#define NCCS 19
struct termios {
tcflag_t c_iflag; /* input mode flags */
tcflag_t c_oflag; /* output mode flags */
tcflag_t c_cflag; /* control mode flags */
tcflag_t c_lflag; /* local mode flags */
cc_t c_line; /* line discipline */
cc_t c_cc[NCCS]; /* control characters */
};
其中，c_iflag 的标志常量定义如下：
| 标志 | 说明 |
|---|---|
| IGNBRK | 忽略输入中的 BREAK 状态。 |
| BRKINT | 如果设置了 IGNBRK，将忽略 BREAK。如果没有设置，但是设置了 BRKINT，那么 BREAK 将使得输入和输出队列被刷新，如果终端是一个前台进程组的控制终端，这个进程组中所有进程将收到 SIGINT 信号。如果既未设置 IGNBRK 也未设置 BRKINT，BREAK 将视为与 NUL 字符同义，除非设置了 PARMRK，这种情况下它被视为序列 /377 /0 /0。 |
| IGNPAR | 忽略桢错误和奇偶校验错。 |
| PARMRK | 如果没有设置 IGNPAR，在有奇偶校验错或桢错误的字符前插入 /377 /0。如果既没有设置 IGNPAR 也没有设置 PARMRK，将有奇偶校验错或桢错误的字符视为 /0。 |
| INPCK | 启用输入奇偶检测。 |
| ISTRIP | 去掉第八位。 |
| INLCR | 将输入中的 NL 翻译为 CR。 |
| IGNCR | 忽略输入中的回车。 |
| ICRNL | 将输入中的回车翻译为新行 (除非设置了 IGNCR)。 |
| IUCLC | (不属于 POSIX) 将输入中的大写字母映射为小写字母。 |
| IXON | 启用输出的 XON/XOFF 流控制。 |
| IXANY | (不属于 POSIX.1；XSI) 允许任何字符来重新开始输出。 |
| IXOFF | 启用输入的 XON/XOFF 流控制。 |
| IMAXBEL | (不属于 POSIX) 当输入队列满时响零。Linux 没有实现这一位，总是将它视为已设置。 |
c_oflag 的标志常量定义如下：
| 标志 | 说明 |
|---|---|
| OLCUC | (不属于 POSIX) 将输出中的小写字母映射为大写字母。 |
| ONLCR | (XSI) 将输出中的新行符映射为回车-换行。 |
| OCRNL | 将输出中的回车映射为新行符。 |
| ONOCR | 不在第 0 列输出回车。 |
| ONLRET | 不输出回车。 |
| OFILL | 发送填充字符作为延时，而不是使用定时来延时。 |
| OFDEL | (不属于 POSIX) 填充字符是 ASCII DEL (0177)。如果不设置，填充字符则是 ASCII NUL。 |
| NLDLY | 新行延时掩码。取值为 NL0 和 NL1。 |
| CRDLY | 回车延时掩码。取值为 CR0, CR1, CR2, 或 CR3。 |
| TABDLY | 水平跳格延时掩码。取值为 TAB0, TAB1, TAB2, TAB3 (或 XTABS)。取值为 TAB3，即 XTABS，将扩展跳格为空格 (每个跳格符填充 8 个空格)。 |
| BSDLY | 回退延时掩码。取值为 BS0 或 BS1。(从来没有被实现过)。 |
| VTDLY | 竖直跳格延时掩码。取值为 VT0 或 VT1。 |
| FFDLY | 进表延时掩码。取值为 FF0 或 FF1。 |
c_cflag 的标志常量定义如下：
| 标志 | 说明 |
|---|---|
| CBAUD | (不属于 POSIX) 波特率掩码 (4+1 位)。 |
| CBAUDEX | (不属于 POSIX) 扩展的波特率掩码 (1 位)，包含在 CBAUD 中。(POSIX 规定波特率存储在 termios 结构中，并未精确指定它的位置，而是提供了函数 cfgetispeed() 和 cfsetispeed() 来存取它。一些系统使用 c_cflag 中CBAUD 选择的位，其他系统使用单独的变量，例如 sg_ispeed 和sg_ospeed 。) |
| CSIZE | 字符长度掩码。取值为 CS5, CS6, CS7, 或 CS8。 |
| CSTOPB | 设置两个停止位，而不是一个。 |
| CREAD | 打开接受者。 |
| PARENB | 允许输出产生奇偶信息以及输入的奇偶校验。 |
| PARODD | 输入和输出是奇校验。 |
| HUPCL | 在最后一个进程关闭设备后，降低 modem 控制线 (挂断)。 |
| CLOCAL | 忽略 modem 控制线。 |
| LOBLK | (不属于 POSIX) 从非当前 shell 层阻塞输出 (用于 shl )。 |
| CIBAUD | (不属于 POSIX) 输入速度的掩码。CIBAUD 各位的值与 CBAUD 各位相同，左移了 IBSHIFT 位。 |
| CRTSCTS | (不属于 POSIX) 启用 RTS/CTS (硬件) 流控制 |
c_lflag 的标志常量定义如下：
| 标志 | 说明 |
|---|---|
| ISIG | 当接受到字符 INTR, QUIT, SUSP, 或 DSUSP 时，产生相应的信号。 |
| ICANON | 启用标准模式 (canonical mode)。允许使用特殊字符 EOF, EOL, EOL2, ERASE, KILL, LNEXT, REPRINT, STATUS, 和 WERASE，以及按行的缓冲。 |
| XCASE | (不属于 POSIX; Linux 下不被支持) 如果同时设置了 ICANON，终端只有大写。输入被转换为小写，除了以 前缀的字符。输出时，大写字符被前缀，小写字符被转换成大写。 |
| ECHO | 回显输入字符。 |
| ECHOE | 如果同时设置了 ICANON，字符 ERASE 擦除前一个输入字符，WERASE 擦除前一个词。 |
| ECHOK | 如果同时设置了 ICANON，字符 KILL 删除当前行。 |
| ECHONL | 如果同时设置了 ICANON，回显字符 NL，即使没有设置 ECHO。 |
| ECHOCTL | (不属于 POSIX) 如果同时设置了 ECHO，除了 TAB, NL, START, 和 STOP 之外的 ASCII 控制信号被回显为 ˆX, 这里 X 是比控制信号大 0x40 的 ASCII 码。例如，字符 0x08 (BS) 被回显为 ˆH。 |
| ECHOPRT | (不属于 POSIX) 如果同时设置了 ICANON 和 IECHO，字符在删除的同时被打印。 |
| ECHOKE | (不属于 POSIX) 如果同时设置了 ICANON，回显 KILL 时将删除一行中的每个字符，如同指定了 ECHOE 和 ECHOPRT 一样。 |
| DEFECHO | (不属于 POSIX) 只在一个进程读的时候回显。 |
| FLUSHO | (不属于 POSIX; Linux 下不被支持) 输出被刷新。这个标志可以通过键入字符 DISCARD 来开关。 |
| NOFLSH | 禁止在产生 SIGINT, SIGQUIT 和 SIGSUSP 信号时刷新输入和输出队列。 |
| PENDIN | (不属于 POSIX; Linux 下不被支持) 在读入下一个字符时，输入队列中所有字符被重新输出。(bash 用它来处理 typeahead) |
| TOSTOP | 向试图写控制终端的后台进程组发送 SIGTTOU 信号。 |
| IEXTEN | 启用实现自定义的输入处理。这个标志必须与 ICANON 同时使用，才能解释特殊字符 EOL2，LNEXT，REPRINT 和 WERASE，IUCLC 标志才有效。 |
c_cc 数组定义了特殊的控制字符。符号下标 (初始值) 和意义为：
| 标志 | 说明 |
|---|---|
| VINTR | (003, ETX, Ctrl-C, or also 0177, DEL, rubout) 中断字符。发出 SIGINT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VQUIT | (034, FS, Ctrl-) 退出字符。发出 SIGQUIT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VERASE | (0177, DEL, rubout, or 010, BS, Ctrl-H, or also #) 删除字符。删除上一个还没有删掉的字符，但不删除上一个 EOF 或行首。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VKILL | (025, NAK, Ctrl-U, or Ctrl-X, or also @) 终止字符。删除自上一个 EOF 或行首以来的输入。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VEOF | (004, EOT, Ctrl-D) 文件尾字符。更精确地说，这个字符使得 tty 缓冲中的内容被送到等待输入的用户程序中，而不必等到 EOL。如果它是一行的第一个字符，那么用户程序的 read() 将返回 0，指示读到了 EOF。当设置 ICANON时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VMIN | 非 canonical 模式读的最小字符数。 |
| VEOL | (0, NUL) 附加的行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。 |
| VTIME | 非 canonical 模式读时的延时，以十分之一秒为单位。 |
| VEOL2 | (not in POSIX; 0, NUL) 另一个行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。 |
| VSTART | (021, DC1, Ctrl-Q) 开始字符。重新开始被 Stop 字符中止的输出。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VSTOP | (023, DC3, Ctrl-S) 停止字符。停止输出，直到键入 Start 字符。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VSUSP | (032, SUB, Ctrl-Z) 挂起字符。发送 SIGTSTP 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VLNEXT | (not in POSIX; 026, SYN, Ctrl-V) 字面上的下一个。引用下一个输入字符，取消它的任何特殊含义。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VSTART | (021, DC1, Ctrl-Q) 开始字符。重新开始被 Stop 字符中止的输出。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VSTOP | (023, DC3, Ctrl-S) 停止字符。停止输出，直到键入 Start 字符。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VSUSP | (032, SUB, Ctrl-Z) 挂起字符。发送 SIGTSTP 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VLNEXT | (not in POSIX; 026, SYN, Ctrl-V) 字面上的下一个。引用下一个输入字符，取消它的任何特殊含义。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VWERASE | (not in POSIX; 027, ETB, Ctrl-W) 删除词。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。 |
| VREPRINT | (not in POSIX; 022, DC2, Ctrl-R) 重新输出未读的字符。当设置 ICANON和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。 |
4.3.1 tcgetattr
• 作用：获取串口设备的属性。
• 参数：
• fd，串口设备的文件描述符。
• termios_p，用于保存串口属性。
• 返回：
• 成功，返回 0。
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码。
4.3.2 tcsetattr
• 作用：设置串口设备的属性。
• 参数：
• fd，串口设备的文件描述符。
• optional_actions，本次设置什么时候生效。
• termios_p，指向要设置的属性结构。
• 返回：
• 成功，返回 0。
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码
说明
其中，optional_actions的取值有：
TCSANOW：会立即生效。
TCSADRAIN：当前的输出数据完成传输后生效，适用于修改了输出相关的参数。
TCSAFLUSH：当前的输出数据完成传输，如果输入有数据可读但没有读就会被丢弃。
4.3.3 cfgetispeed
• 作用：返回串口属性中的输入波特率。
• 参数：
• termios_p，指向保存有串口属性的结构。
• 返回：
• 成功，返回波特率，取值是一组宏，定义在 terminos.h。
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码。
说明
波特率定义如下所示：
#define B0 0000000
#define B50 0000001
#define B75 0000002
#define B110 0000003
#define B134 0000004
#define B150 0000005
#define B200 0000006
#define B300 0000007
#define B600 0000010
#define B1200 0000011
#define B1800 0000012
#define B2400 0000013
#define B4800 0000014
#define B9600 0000015
#define B19200 0000016
#define B38400 0000017
#define B57600 0010001
#define B115200 0010002
#define B230400 0010003
#define B460800 0010004
#define B500000 0010005
#define B576000 0010006
#define B921600 0010007
#define B1000000 0010010
#define B1152000 0010011
#define B1500000 0010012
#define B2000000 0010013
#define B2500000 0010014
#define B3000000 0010015
#define B3500000 0010016
#define B4000000 0010017
4.3.4 cfgetospeed
• 作用：返回串口属性中的输出波特率。
• 参数：
• termios_p，指向保存有串口属性的结构。
• 返回：
• 成功，返回波特率，取值是一组宏，定义在 terminos.h，见 4.3.3
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码。
4.3.5 cfsetispeed
• 作用：设置输入波特率到属性结构中。
• 参数：
• termios_p，指向保存有串口属性的结构。
• speed，波特率，取值同 4.3.3。
• 返回：
• 成功，返回 0。
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码
4.3.6 cfsetospeed
• 作用：设置输出波特率到属性结构中。
• 参数：
• termios_p，指向保存有串口属性的结构。
• speed，波特率，取值同 4.3.3。
• 返回：
• 成功，返回 0。
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码
4.3.7 cfsetspeed
• 作用：同时设置输入和输出波特率到属性结构中。
• 参数：
• termios_p，指向保存有串口属性的结构。
• speed，波特率，取值同 4.3.3。
• 返回：
• 成功，返回 0。
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码
4.3.8 tcflush
• 作用：清空输出缓冲区、或输入缓冲区的数据，具体取决于参数 queue_selector。
• 参数：
• fd，串口设备的文件描述符。
• queue_selector，清空数据的操作。
• 返回：
• 成功，返回 0。
• 失败，返回-1，errnor 给出具体错误码。
说明
参数 queue_selector 的取值有三个：
TCIFLUSH：清空输入缓冲区的数据。
TCOFLUSH：清空输出缓冲区的数据。
TCIOFLUSH：同时清空输入/输出缓冲区的数据。