2005-04-09 22:56:00 pangdae 阅读数 1094
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原文为Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems(5th Edition,Michael R. Sweet,Copyright 1994-1999, All Rights Reserved.)转载本翻译请与作者联系pangdae2005@yahoo.co.uk

POSIX操作系统串口编程

介绍

POSIX操作系统串口编程将指导您如何在UNIX工作站或者PC上编制成功、有效、可移植的相关程序。每一章节均提供一些使用POSIX终端控制函数的例程,目的是使其在很少的修改下能够运行于IRIX,HP-UX,SunOS,Solaris,Digital UNIX,Linux等大多数UNIX操作系统。这些操作系统使用文件作为端口设备和锁文件。

第一章 串口通讯基础

本章介绍串口通讯,RS-232和其他一些标准,以及如何使用C程序访问串口。

什么是串口通讯?

计算机同时传送一或多位信息(数据),串口通讯包括大多数的设备,键盘,鼠标,调制解调器和终端。使用串口通讯收发数据的每一个字(如字符或字节)时,都是同时收发一位,每一位或为开或为关,有时也可以记为有(mark)或无(space)。串口通讯传输数据的速度通常表示为位每秒(bps)或者波特率(baud).它描述了一秒钟内能够传送多少个零和一。回首计算机早期的时代,300波特被认为是快速的,但是现在的计算机能够按照RS-232的速度传送430800波特,当波特率超过了1000,就使用千波特或者kbps来表示,例如9.6k等。超过了1,000,000,就使用兆波特或者Mbps来表示。串口设备或端口中,有的被标为数据传输设备DCE或数据终端设备DTE,他们之间的不同是每一对信号线,如收发,都是被交替的。当两个DTE或者DCE设备接口相连时,常使用虚拟数据线或适配器交换一对信号。

什么是RS-232?

RS-232是一种被电子工业协会EIA定义的串口通讯标准电器接口。RS-232实际上包含了三种不同的规格,每一种规格定义了不同的零和一的电压范围。最常用的类型是RS-232C,它定义了高电位范围为-3v到-12v,低电位范围为+3v到+12v。RS-232C规格说明信号最大可以传出8m。当波特足够低的时候,信号可以传送远于8m。导线中传送的包括进或出的数据,时钟,状态,握手信号。


2013-01-08 14:09:22 qzs_13933908434 阅读数 451
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引言

POSIX操作系统的串口编程指南》将会教你如何成功、高效和可移植的在UNIX环境或PC上对串口进行编程。每一章提供的例程都使用POSIX(Portable Standard for UNIX)终端控制函数,只需极少的修改就可运行在IRIX HP-UX SunOS Solaris Digital UNIX Linux等大多数类UNIX操作系统。操作系统间最大的不同是串口文件名和文件锁。

本指南包括以下章节和附录:

第一章:串口通信基础

第二章:配置串口

第三章:与MODEM通信

第四章:高级串口编程

附录ARS-232引脚

附录BASCII编码

 

 

第一章:串口通信基础

本章介绍串口通信,RS-232和其他多数计算机使用的标准,还有如何用C语言访问串口。

 

什么是串口通信

计算机传送信息(数据)时,每次传送一个或多个位。串口每次只传送一个位。串口通信包括多数网络设备、键盘、鼠标、MODEM和终端。

进行串口通信时,每次只发送一位,不是0就是1。你有时会听到一些专业术语,mark表示on状态,space表示off状态。

串行数据的速度通常表示为位每秒(bps)或波特率(baud),这只是表示一秒内能发送多少个数字01。在计算机诞生的初期,300baud已经被认为很快了,但是今天的计算机可以将RS-232的速度提高至430800baud!当波特率超过1000时,你通常会看到速率显示为kilo baudkbps。当波特率超过1000000时,会显示为mega baudMbps

当提到串行设备或串行接口时,他们通常称为数据通信设备(DCE)或数据终端设备(DTE),两者之间的区别很简单——每一对信号,例如发送和接收,它们是交叉的。如果要把两个DCE设备或两个DTE设备连接到一起,需要用串行交叉线或转接器将两个信号交换。

 

什么是RS-232

RS-232是 Electronic Industries Association ("EIA")定义的一个标准串行通信电气接口。RS-232事实上有三种(ABC),它们分别使用不同的电平定义onoff。使用最多的是RS-232C,它定义-3V-12V的电压作为mark位(on),定义+3V+12V的电压作为space位(off)。RS-232C标准最远可以传输8米。你通常可以使信号传的更远,只要波特率设置的够低。

除了数据输入和输出线,还有其他信号用来提供计时、状态和握手:

Table 1 - RS-232 Pin Assignments

Pin

Description

Pin

Description

1

Earth Ground

14

Secondary TXD

2

TXD- Transmitted Data

15

Transmit Clock

3

RXD- Received Data

16

Secondary RXD

4

RTS- Request To Send

17

Receiver Clock

5

CTS- Clear To Send

18

Unassigned

6

DSR- Data Set Ready

19

Secondary RTS

7

GND- Logic Ground

20

DTR- Data Terminal Ready

8

DCD- Data Carrier Detect

21

Signal Quality Detect

9

Reserved

22

Ring Detect

10

Reserved

23

Data Rate Select

11

Unassigned

24

Transmit Clock

12

Secondary DCD

25

Unassigned

13

Secondary CTS

 

 

你还可以看到另外两个串行标准——RS-422RS-573RS-422使用更低的电平和差分信号,从而将传输距离提高到300mRS-573定义了通常PC上使用的9针串口和电平。

 

信号定义

RS-232为串口通信定义了18个不同的信号。在UNIX环境中通常只使用其中的6个。

GND - Logic Group(逻辑地)

严格的说,逻辑地不是一个信号,但是没有它其他信号就不能用了。基本上,逻辑地是一个参考电平,通过它来判断电压的正负。

TXD - Transmitted Data(发送数据)

TXD信号将数据从你的工作站中发送到另一端的计算机或设备(例如MODEM)。mark电平被当做1space电平被当做0.

RXD - Received Data(接收数据)

RXD信号将数据从其他计算机或设备上发送到你的工作站中。信号解析与TXD相同。

DCD - Data Carrier Detect(数据监听)

DCD信号是从位于串口线另一端的计算机或设备接收到的。该信号上的space电平意味着计算机或设备已经处于连接状态。DCD不一定有效,有些设备是没有DCD信号的。

DTR - Data Terminal Ready

DTR信号是由你的工作站产生的,它用来告诉另一端的计算机或设备,你已经准备好(space电平)或没有准备好(mark电平)。一般情况下,在你打开工作站的串口时,DTR就被自动使能了。

CTS - Clear To Send

CTS信号也是从另一端的计算机接收到的。该信号上的space电平意味着你可以发送更多的数据。CTS通常被用来管理从你的工作站到另一端的数据流。

RTS - Request To Send

如果RTS信号被你的工作站设置为space电平,表示有很多数据已经准备好发送了。

就像CTSRTS一样,它也用来管理工作站与另一端计算机之间的数据流。多数工作站会一直把它设为space电平。

 

异步通信

为了让计算机理解传给它的串行数据,要用些方法来确定字符的开始和结束位置。这专门有异步串行数据来处理。

在异步模式下,串行数据线一直保持mark(1)状态,直到接收到一个字符。每个字符都有一个开始(start)位,在它之后紧跟着字符的每一位,然后是一个可选的parity(奇偶)位,还有一个或多个停止(stop)位。开始(start)位总是一个space0),它告诉计算机新的串行数据就要到了。数据可以在任何时候发生和接收。因此叫做异步。

Figure 1 - Asynchronous Data Transmission

可选的parity位是简单的数据位的和,它表示数据中的mark1)位的个数是奇数还是偶数。奇校验(even parity)时,如果字符中包含奇数个1parity位就是0。偶校验(odd parity)时,如果数据中有偶数个1parity为就是0。你可能还听说过space paritymark paritynoparitySpace parity就是parity位一直是0mark parity就是parity位一直是1no parity就是没有parity位。

剩余的位叫做停止位(stop bits),可以是1位,1.5位或2位,位于字符之间,停止位的值总是1。过去,停止位用来让计算机有时间处理已经接收到的字符,但是现在,它只是用来同步接收计算机和接收的字符。

异步数据格式通常设为“8N1”,“7E1”,诸如此类。它们的意思分别是“8位数据位,没有奇偶校验,1位停止位”和“7位数据位,奇校验,1位停止位”。

 

什么是全双工和半双工

全双工(Full duplex)的意思是,计算机可以同时接收和发送数据,这意味着有两个分开的数据通道(一个输入,一个输出)。

半双工的意思是,计算机不能在同一时间发生或接收数据。通常这意味着只有一个信号数据通道用来通信。这并不是有些RS-232信号没有使用,而是,通信连接使用了与RS-232不同的不支持全双工的标准。

 

流控制

经常有必要对两个串口间传送的数据流进行控制。这是由串行通信连接中的某个串口或存储介质的限制造成的。在异步通信中,通常有两种方法。

第一种方法叫做“软件”流控制,使用特殊的字符来开始(XONDC1,021 octal)或停止(XOFFDC3,023 octal)数据流。这些字符在美国信息互换标准代码(ASCII)中定义。当传输文本信息时,这些代码是有用的,它们不能用来传输没有经过特殊编程的其他类型的信息。

 

什么是Break

正常情况下,发生或接受信号会一直保持mark电平,直到一个新的字符被传送。如果一个信号降为space电平,并保持一段时间,通常是1/41/2秒,这时就存在break的情况了。

Break有事被用来重启通信连接或改变通信设备(如MODEM)的操作模式,第三章会深入讨论这些应用。

 

同步通信

与异步数据不同,同步数据是一个恒定的比特流。为了读取链接中的数据,计算机必须提供或接收一个公共的位时钟,这样发送方和接收放就同步了。

即使是同步通信,计算机也必须以某种方式标记数据的开始。常见的做法是使用数据包协议,例如 Serial Data Link Control ("SDLC")High-Speed Data Link Control ("HDLC")

每个协议都定义了明确的比特序列来表示一个数据包的开始和结束。协议还定义了一个用来表示没有数据的比特序列。这些比特序列可以使计算机确定数据包的开端。

由于同步协议不需要在每个字符都使用同步位,它在性能上比异步通信提高了至少25%,更适合远程网络,可以配置多个串行接口。

尽管同步通信有速度优势,多数RS-232硬件还是不支持它,以免增加额外的软件和硬件。

 

 

使用串口

像所有的文件一样,UNIX提供通过设备文件访问串口。要使用一个串口你只要打开相应的设备文件。

 

串口文件

每个UNIX系统下的串口都有一个或多个设备文件(在/dev文件夹下)与它关联:

Table 2 - Serial Port Device Files

System

Port 1

Port 2

IRIX®

/dev/ttyf1

/dev/ttyf2

HP-UX

/dev/tty1p0

/dev/tty2p0

Solaris®/SunOS®

/dev/ttya

/dev/ttyb

Linux®

/dev/ttyS0

/dev/ttyS1

Digital UNIX®

/dev/tty01

/dev/tty02

 

打开一个串口

串口也是一个文件,可以用open2)函数打开。有一个问题是,UNIX系统的设备文件通常是不允许普通用户使用的。解决这个问题的办法包括:改变文件的使用权限,在root用户下运行程序,或者改变你的程序的USERID,使它可以作为设备文件的所有者运行。

现在假设设备文件可以被所有用户使用。在IRIX系统下打开串口设备的代码如下:

  1. Listing 1 - Opening a serial port.  
  2. #include <stdio.h>   /* Standard input/output definitions */  
  3. #include <string.h>  /* String function definitions */  
  4. #include <unistd.h>  /* UNIX standard function definitions */  
  5. #include <fcntl.h>   /* File control definitions */  
  6. #include <errno.h>   /* Error number definitions */  
  7. #include <termios.h> /* POSIX terminal control definitions */  
  8. /* 
  9.  * 'open_port()' - Open serial port 1. 
  10.  * 
  11.  * Returns the file descriptor on success or -1 on error. 
  12.  */  
  13.   
  14.    
  15. int  open_port(void)  
  16. {  
  17.   
  18.   int fd; /* File descriptor for the port */  
  19.   
  20.   fd = open("/dev/ttyf1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);  
  21.   if (fd == -1)  
  22.  {  
  23.   
  24.    /* 
  25.     * Could not open the port. 
  26.     */  
  27.   
  28.      perror("open_port: Unable to open /dev/ttyf1 - ");  
  29.   }  
  30.  else  
  31.     fcntl(fd, F_SETFL, 0);  
  32.   return (fd);  
  33.   
  34. }  


 

在其他操作系统上需要使用相应的设备文件名。

Open选项

你应该留言到了,我们打开设备文件的时候,在读写模式后面使用了两个标志:

fd = open("/dev/ttyf1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);

O_NOCTTY标志告诉UNIX,这个程序不想成为“控制终端”。如果你不指定这个标志,任何输入(例如键盘中断信号)将会影响你的进程。getty1M/8程序会在启动登录进程的时候使用这个特性,正常的用户程序是不需要这个特性的。

O_NDELAY标志告诉UNIX,程序不关注DCD信号线的状态——串口的另一端是否已经打开并运行。如果不指定这个标志,你的进程将会进入睡眠状态,直到DCD信号线为space电平

 

向串口写数据

向串口写数据很容易——只需要用write(2)系统调用发生数据即可:

n = write(fd, "ATZ/r", 4);

if (n < 0)

  fputs("write() of 4 bytes failed!/n", stderr);

write函数返回发生的字节数,如果调用失败返回-1这种情况一直持续到关闭串口。

常见的错误是EIO,当MODEM或数据连接将Data Carrier Detect (DCD)信号线弄掉时会发生这个错误。

 

从串口读取数据

从串口读取数据有一点麻烦。当你在raw data模式下操作串口时,每个read2)调用都会返回串口输入缓冲区里实际接收到的字符的个数。如果没有字符是有效的,函数会阻塞(等待),直到有字符输入、定时器过期、或发生错误。可以用下面的代码使read函数立即返回:

fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);

FNDELAY选项会使read函数在串口没有有效字符时返回0。要恢复正常(阻塞)属性,调用没有FNDELAY选项的fcntl函数:

fcntl(fd, F_SETFL, 0);

这个函数也可以在用O_NDELAY 选项打开串口后调用。

 

关闭串口

要关闭串口,只需要使用close系统调用:

close(fd);

关闭串口后通常会将DTR信号设为低电平,这会使多数MODEM挂起

2011-06-27 22:39:00 tyl_1120 阅读数 438
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简介

posix 操作系统串口编程指南将教你如何在您的UNIX ®工作站或PC机成功,高效, 便携的编写串口程序。每章提供的编程示例使用的POSIX (可移植的UNIX标准)终端控制功能,并只要经过极少数的修改就可以运行在IRIX ® , HP - UX, SunOS ® ,以及Solaris ® ,Digital UNIX ® , Linux® ,和大多数其他的类UNIX操作系统。操作系统的最大的不同是用于串口设备和锁定的文件的文件名。

这个指南有下面几章和附录组成

第一章 串口编程基础

第二章 配置串口

第三章 调制解调器通信

第四章 高级串口编程

附录A RS-232引脚

附录B ASCII控制流

----------------------------------------------------------------------

第一章 串口编程基础

本章介绍串口通信,RS232和用语大多数计算机的其他标准以及如何用c程序访问串行口。

什么是串口通信?

计算机可以每次传送1bit或者nbit信息(数据),串口指每次只传送1bit数据。串口通信包括多种网络设备:键盘,鼠标,猫,和终端。

当用串口传送一个字(即字符或字节)数据,你接收和发送时每次传送一个bit.每个bit是1或者0.

串口的数据传输速率大都是以bit/s(bps)或者波特率(baud)表示1和0在每秒内传输的个数。回到计算机开始的时代,300baud被认为是很快的,但现今电脑应用RS232速率可以达到43800baud(波特)。当波特率超过1000,你将经常看见速率为千boud,或者kbps(例如9.6k,19.2k等).当速度在1,000,000以上表示为megabaud或者Mbps(例如1.5Mbps)。

当谈到串口设备和端口,他们被称为数据通信设备(DCE)或者数据终端设备(DTE)。他们之间的区别很简单-每对传输信号和接收,是交换。当两个DTE或者两个DCE设备连接在一起,一个无猫串口电缆或者适配器被用作交换信号对。

什么是 RS-232?

RS-232是电气工业组织(EIA)制定的为串口通信的电气化接口标准。RS-232实际上分三个等级(A,B,C),他们每个有不同的高低电压标准。填充应用最广泛的是RS-232C,他定义逻辑1的电压在-3V到-12V,逻辑0的电压在+3V到+12V。RS-232规格上讲这些信号在25英尺后就无法使用。你通常可以通过降低波特率将数据传得更远。

除了电缆进出数据,还有其他时间,状态,握手:

表1 - RS-232 引脚 管脚 描述

1 地

2 TXD-传输数据

3 RXD-接收数据

4 RTS-要求发送

5 CTS-清除待发

6 DSR-数据设置完成

7 GND-逻辑地

8 DCD-数据载波检测

9 预留

10 预留

11 未分配

12 备用DCD

13 备用CTS

14 备用 TXD

15 传输时钟

16 备用 RXD

17 接收时钟

18 未分配

19 备用 RTS

20 DTR-数据终端准备

21 信号质量检查

22 环路检查

23 数据速率选择

24 发送时钟

25 未分配

有两种接口标准RS-422和RS-422。RS-422用更低的电压和不同信号允许线缆长度上限为1000英尺(300米)。RS-574定义9引脚的串口连接和电压。

信号定义

RS-232标准定义串口中18中不同的信号。在这些中仅有6个是在UNIX环境中可用。

GND - 逻辑地

逻辑地不是信号,办事没有它却没有办法操作信号。基本上,逻辑地是一个参考电压已让电子管知道那些事正的和负的。

TXD- 传输数据

TXD信号载波数据从你的工作站到另一端的计算机或者设备(如猫)。一个高电平表示1,一个空电平表示0.

RXD- 接收数据

RXD载波信号将电脑或设备传输到工作站。像TXD,高低电平分别表示1和0.

DCD-数据载波检测

DCD信号接收来自电脑或者其他串口电缆。一个低电平在信号线上表示设备和电脑正在连接。DCD通常没有用。

DTR- 数据终端准备

DTR信号是工作站产生兵告诉计算机或者另一端的设备你正在准备(空电平)或者没有准备(高电平)。DTR能够自动运行当你打开在工作站上的串口。

CTS- 清除发送

CTS信号从其他串口电缆接收数据。

空电平表示已经准备从工作站发送串口数据。CTS通常用来控制从工作站到终端的串行数据流。

RTS- 请求发送

TRS信号设置低电平被工作站用来表示更多的数据准备发送。

像CTS,RTS辅助控制从工作站到计算机和另一端的串口设备的数据流。大部分工作站始终设置这种信号为低电平。

异步通信

对于计算机要知道什么时候串行数据传送进来,他需要一些方法决定从那个字符开始从哪里结束和下一个起始点。本指南专门处理异步串行数据。

在异步模式下串口数据线保持高电平直到出现一个字符被传送。一个开始位之前每个字符和后边紧跟的位的字符性质,一个奇偶校验位,和一个或者多个停止位。开始位通常是一个空电平然后告诉电脑新的串行数据有用。数据然后被发送或者任何时间接收,因此称为异步。

Figure 1 - Asynchronous Data Transmission

 

奇偶校验位是这个数据位的和表示这些数据包含一个偶数或奇数个1。偶校验,奇偶校验位是0如果在字符里1的数目里是偶数0;奇校验,奇偶校验位是0如果数据中1的数目是1.你也许听过低电平校验,高电平校验,无奇偶校验。低校验是指奇偶校验位是全0,高校验指得是这些位全为1。无校验是指无校验位表示或者传输。 剩余的位被称为停止位。

在连个字符间可以为1,1.5,或者2停止bits并且他们的值为1.停止位以前被用来给计算机时间处理前边的字符,但是现在只是为异步解释计算机接收字符服务。

异步数据格式通常表示为"8N1", "7E1",和往前。这些分别代表“8位数据位,无奇偶校验,1bit停止位”和“7位数据位,偶校验,1bit停止位”。

什么是全双工和半单工?

全双工是指计算机能够同时接收和传输数据-有两个单独的数据信道(一进一出)。

半双工是指计算机不能同时接收和传输数据。通常这意味着只有单一的信道通信。但是并不是所有的RS232信号都不使用。然而,他通常指得是通信链接用其他标准而不是RS232,RS232并不支持全双工操作。

流控

当在俩个串口间传输数据控制数据流是必须的。这是因为限制中间串口通信连接,一个是串口,或者另外一些是存储媒体。两种方法是常用的异步通信数据。

第一个方法是通常被称为“软件”流控和应用专用字符开始(XON or DC1, 021 octal)或者停止(XOFF or DC3, 023 octal)数据流。这些字符定义在美国交换信息标准编码(ASCII).虽然这些代码传输文本信息很有用,但是他们在没有特殊程序转换的时候不能使用。

第二种方法被称为“硬件”控制流,应用RS-232CTS和RTS信号代替特殊字符。接受者当它准备接受更多数据的时候设置CTS为低电压,同样的,还没有准备传输别的数据的时候,传送者设置RTS为低电平。因为硬件流控用一组分离的信号,他比软流控更快,同样需要发送和接收多位信心做同样的事情。CTS/RTS流控并非被所有的硬件和操作系统支持。

什么是中断?

通常一个接收或者传输数据信号保持在高电平知道一个新的字符传输。如果信号下降到低电平很长时间,常常是1/4,1/2秒,然后可以说产生中断。

一个中断有时候用来重启一个通信线路或者改变操作系统的通信模式例如猫。第三章,调制解调器涵盖这些更加高级的应用。

同步通信

不像异步通信,同步通信表现为一个恒定的数据流。读取线上的数据,电脑必须提供或者接收一个同步时钟以至发送和接收同步。

甚至这样的同步,电脑必须用某种方法标记开始数据。最常见的做法是用一个数据协议包例如串行数据链路控制(SDLC)或者高速数据链路控制(HDLC).

每个协议定义确定的位序列来表示数据包的开始和结束。每个协议也定义一个bit序列,用在没有数据的时候;这些序列允许电脑开始查看开始的数据包。

因为同步协议没有用每个字符同步位,他们通常提供至少25%的改进比异步通信,并且更加适合远程网络和配置更多的串行口。

尽管同步通信的高速率优点,但是大多数RS-232硬件并不支持,因为还需要额外的硬件和软件。

接入串行口

像所有的设备一样,UNIX提供接入串口的设备文件。要接入串口只需有打开这些相应的设备文件。 串口文件 每个串口在UNIX系统上有一个或多个设备文件(文件在 /dev 目录)与它有关:

表 2 - 串口和设备文件

system                                     port1             prot2

IRIX®                                   /dev/ttyf1       /dev/ttyf2

HP-UX                                 /dev/tty1p0       /dev/tty2p0

Solaris®/SunOS®                /dev/ttya           /dev/ttyb

Linux®                                /dev/ttyS0          /dev/ttyS1

Digital UNIX®                        /dev/tty01           /dev/tty02

打开一个串口

因为一个串口是一个文件,所以open()函数被用来接入它。一个问题是UNIX设备文件普通用户通常不能接入。工作区包括接口的权限到文件的问题,运行你的程序作为超级用户(root),或者设置程序的用户名以让普通用户也能运行设备文件。

现在我们假设文件已经可以让所有用户使用。这个代码打开串口1工作区在IRIX操作系统上:

Listing 1 - 打开串口

#include /* 标准输入/输出定义 */

#include /* 串函数定义 */

#include /* UNIX 标准函数定义*/

#include /* 文件控制定义 */

#include /* 错误数定义 */

#include /* POSIX 终端控制定义 */

/* * 'open_port()' - 打开串口 1. * * 返回文件描述成功或者 -1表示错误。 */

int open_port(void) {

        int fd;   /* 文件描述端口定义*/

        fd = open("/dev/ttyf1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);

        if (fd == -1){

                /* * 不能打开端口。 */

              perror("open_port: Unable to open /dev/ttyf1 - ");

        }

        else

              fcntl(fd, F_SETFL, 0);

      return (fd);

}

其他的操作系统将需要相应的设备文件名,但是其他的代码是一样的。

开放操作

你将发现当你打开设备文件,我们通常使用两个标记除了read+write模式:

             fd = open("/dev/ttyf1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);

O_NOCTTY标志告诉UNIX这个程序不想成为“控制终端”控制的端口,如果你不能明确说明这个,那么任何输入(像键盘中断信号等)将会影响你的程序。程序例如getty(1M/8)应用这个特征当开始登陆程序,但是通常一个用户程序不希望这个问题。

O_NDELAY标志告诉UNIX这个程序不关心DCD信号线状态-是否其他的端口是否运行。如果不指定这个标号,你的程序将会在DCD信号线是低电平时停止。

写数据到端口

写入数据到端口很简单-只要应用write() 系统回叫发送数据给它:

            n = write(fd, "ATZ/r", 4);

             if (n < 0)

                       fputs("write() of 4 bytes failed!/n", stderr);

write函数返回位的数值或者当错误时为-1。通常这个错误只有当一个调制解调器或者数据连接丢数据载波检测行时,你将运行到EIO 。这个情况将会维持直到你释放端口。

读端口数据

读端口数据有点麻烦。当你操作这个端口在原始数据模式,每个read()系统回叫将返回串口输入缓存实际提供的无论多少字符。如果没有字符可用,回叫将会阻塞(等待)直到字符进入,一个间隔计时器失效,或者错误发送。read函数将会立即返回通过下面这样做:

               fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);

FNDELAY选项使read函数返回0,当没有字符在端口上。存储正常(阻塞)动作,没有FNDELAY选项则回叫fcntl():

                fcntl(fd, F_SETFL, 0);

这个同样应用在操作 O_NDELAY选项打开串口。

关闭串口

关闭串口,使用close系统调用:

               close(fd);

关闭一个串口将会也设置DTR信号低电平,这会把调制解调挂起。

---------------------------------------------------------------------------------------第一章完(待续)

第二章 配置串口

这章讨论如何配置串口从C用POSIX终端接口。

POSIX终端接口

大多数系统支持POSIX终端(串)接口改变参数例如波特率,字符大小,等。首先你需要做的是包含头文件 <termios.h>; 这个文件定义终端控制结构和POSIX控制函数。

最重要的POSIX函数是tcgetattr(3) 和 tcsetattr(3),这两个分别表示获取和设置终端属性。你提供一个指针到包含可用的所有串口选项控制台结构:

表3-控制台结构成员

Member       Description
c_cflag        控制选项
c_lflag          现行选项
c_iflag          输入选项
c_oflag        输出选项
c_cc            控制字符

c_ispeed      输入波特率 (new interface)
c_ospeed 输出波特率(new interface)

控制选项

c_cflag成员控制波特率,一些数据位,奇偶校验,停止位和硬件控制流。有常数为所有的支持配置。

Table 4 - c_cflag 成员常数描述

常数         描述
CBAUD Bit mask for baud rate
B0            0 baud (drop DTR)
B50          50 baud
B75         75 baud
B110       110 baud
B134       134.5 baud
B150        150 baud
B200        200 baud
B300       300 baud
B600        600 baud
B1200    1200 baud
B1800     1800 baud
B2400     2400 baud
B4800     4800 baud
B9600      9600 baud
B19200 19200 baud
B38400     38400 baud
B57600    57,600 baud
B76800    76,800 baud
B115200 115,200 baud
EXTA        External rate clock
EXTB         External rate clock
CSIZE        Bit mask for data bits
CS5           5       data bits
CS6            6 data bits
CS7           7 data bits
CS8             8 data bits
CSTOPB     2 stop bits (1 otherwise)
CREAD         Enable receiver
PARENB       Enable parity bit
PARODD    Use odd parity instead of even
HUPCL        Hangup (drop DTR) on last close
CLOCAL      Local line - do not change "owner" of port
LOBLK        Block job control output
CNEW_ RTSCTS
CRTSCTS       Enable hardware flow control (not supported on all platforms)

c_cflag成员包含两个选项应该常常应用,CLOCAL和CREAD.这将确保你的程序不被其他端口控制和挂起信号干扰,同时串口接口驱动将读取进入的数据。

波特率常量 (CBAUD, B9600, etc.) 是用来为更老的接口,他们没有c_ispeed和c_ospeed 成员。参考下一节关于POSIX函数信息来设置波特率。

没有直接初始化 c_cflag (或者其他flag)成员;你应该常常使用逐位与,或,非操作来设置或者清空成员位。不同的操作系统版本(和甚至补丁)应用各不相同,因此用位操作将会防止你使用错误的位标志,这些位标志需要更新一个串口驱动。

设置波特率

不同的操作系统波特率保存在不同的地方。老的接口依靠表4中的波特率常数存储波特率c_cflag成员,然而更新的应用提供c_ispeed和c_ospeed 成员,他们包含实际的波特率数值。

cfsetospeed(3) 和cfsetispeed(3)函数不论在何种操作系统接口提供设置到控制台的波特率。典型的你最好应用下边的代码设置波特率:

Listing 2 - 设置波特率
struct termios options;

/*
* 得到现在端口的选项。。。。。。
*/

tcgetattr(fd, &options);

/*
*设置波特率为19200。。。。

*/

cfsetispeed(&options, B19200);
cfsetospeed(&options, B19200);

/*
* 启动接收者和设置本地模式。。。。。。
*/

options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);

/*
* 设置新的端口选项。。。。。。。
*/

tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

tcgetattr(3) 函数装满你提供的串口配置到控制台。然后我们设置波特率和让本地模式运行和串口数据接收,我们用tcsetattr(3).选择新的配置。TCSANOW 常量规定所以的改变应该立即执行而不等待数据传送和接收结束。有其他的常量来等待输入和输出完成或者刷新输入输出缓存。

大多数系统不支持不同的输入输出速率,所以要保证设置相同的值保证最大的可移植性。
Table 5 - Constants for tcsetattr

Constant                    Description
TCSANOW               Make changes now without waiting for data to complete
TCSADRAIN              Wait until everything has been transmitted
TCSAFLUSH             Flush input and output buffers and make the change

设置字符大小

不像波特率,没有方便的函数来设置字符大小。你必须做一个小的位掩码设置。字符的尺寸在位中指定:

options.c_cflag &= ~CSIZE;     /* 字符大小的位掩码*/
options.c_cflag |= CS8;             /* 选中8位数据位*/

设置奇偶校验

Like the character size you must manually set the parity enable and parity type bits. UNIX serial drivers support even, odd, and no parity bit generation. Space parity can be simulated with clever coding.

像字节大小一样你必须手动设置奇偶校验使能和校验类型。UNIX串口驱动支持奇数,偶数,和无校验位系列。空校验能用代码仿真。
无校验(8N1):
options.c_cflag &= ~PARENB
options.c_cflag &= ~CSTOPB
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;
奇校验(7E1):
options.c_cflag |= PARENB
options.c_cflag &= ~PARODD
options.c_cflag &= ~CSTOPB
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS7;
偶校验(7O1):
options.c_cflag |= PARENB
options.c_cflag |= PARODD
options.c_cflag &= ~CSTOPB
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS7;
空校验设置和无校验相同(7S1):

options.c_cflag &= ~PARENB
options.c_cflag &= ~CSTOPB
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;

设置硬件流控

某些版本的UNIX支持使用CTS和RTS信号线的硬件流控。如果 CNEW_RTSCTS or CRTSCTS 常数被系统定义然后然后硬件流控才能被支持。按照下边能让硬件流控:
options.c_cflag |= CNEW_RTSCTS;    /* Also called CRTSCTS */

同样, 停止硬件流控l:
options.c_cflag &= ~CNEW_RTSCTS;

本地选项

本地选项成员c——cflag控制串口驱动管理如何输入字符。通常你能配置c_lflag 成员对标准或者原始输入。

2005-11-17 00:28:00 rabo 阅读数 1306
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POSIX操作系统的串行编程指南
第五版
Michael R.Sweet
Copyright 1994-1999, Allrights Reserved

目录

序言

第一章 基本的串口通讯
什么是串口通讯
什么是RS-232
信号定义
异步通讯
什么是双工和单工
流量控制
什么是断开/break
同步通讯
访问串行端口
串行端口文件
打开串行端口
写入端口
读出端口
关闭端口

第二章 配置串行端口
POSIX终端接口
控制选项
本地选项
输入选项
输出选项
控制字符

第三章 Modem通讯
什么是Modem
与Modem通讯
标准Modem命令
常见的Modem通讯问题

第四章 高级串行端口编程
串行端口IOCTLs
获得控制信号
设置控制信号
获得有效字节数
从一个串行端口中选择输入
select系统调用
使用select系统调用
使用X Intrinsics库的Select接口
附录A.引出线
RS-232 引出线
RS-422 引出线
RS-574 (IBM PC/AT)引出线
SGI 引出线

附录B.控制符的ASCII编码
控制编码


序言
这篇POSIX操作系统的串口编程指南将告诉你如何正确,有效,可移植地对PC上的Unix工作站的串行端口进行编程.每一章提供了
使用POSIX终端控制函数的程序范例,只需要进行少量的更动就可以在IRIX,HP-UX,SunOS,Solaris,DigitalUnix,Linux
和其它的Unix上运行.并且你将会发现,各个操作系统之间的最大区别仅仅是用于标志串口设备和锁文件的文件名不同.

该指南被按如下的章节和附录给予说明.

第一章 基本的串口通讯
第二章 配置串行端口
第三章 Modem通讯
第四章 高级串行端口编程
附录A.引出线
附录B.控制符的ASCII编码



第一章 基本的串口通讯
这一章介绍了串行通讯,RS-232和其它用于大多数计算机上的标准,同时给出了一个用于访问串口的C程序.

1.1 什么是串口通讯 ?

计算机在某一时间内会传送一个或多个位,而串口是一次一位地传送.串口通讯包括大多数网络设备,键盘,鼠标,
调制解调器和终端设备.

当使用串口通讯时,你发送或收到的每一个字,(比如一个字节或者一个字符),实际上都是一次一位地传送的.每一
位或者为1或者为0.之后在你将听到的术语中,mark表示on(1),space表示off(0).

串行数据的速度经常用每秒位数(bps)或者波特率(baud)来表示.用来表示一秒中有多少1或者0被传送.在计算机
发明的初期,300baud被认为是很快的,而今天计算机的RS232可以达到430,800baud的速度!当波特率超过1,000时,
你通常会发现速率用千波特率,或kps(例如9,6k,19,2k)来表示.对于超过1,000,000的速率用兆波特率,或Mbps
(例如1.5Mbps).

当提到串口设备或者端口时,它们或者被标记为数据通信设备("DCE")或者数据终端设备("DTE").两者的不同非常简单:
每一个信号对,比如发送和接收,刚好反过来了.当要将两个DTE或者两个DCE接口连在一起时,一个串行的可以交换信号
对的NULL-Modem电缆或适配器可以完成这一任务.


1.2 什么是RS-232

RS-232是一种标准的用于EIA定义的串口通讯的电气接口.RS-232实际上由三种不同特点组成.每一种定义了不同
电压范围的on和off.常见的是RS-232C,定义mark(1)(on)指-3V到-12V之间的电压,space(0)指+3V到+12V之间的电压.
RS-232C规范中指出这些信号可以发送到25英尺(约8米)远.如果波特率足够低的话,这些信号可以发送的更远些.

除了用于传输的线路,还要提供定时,状态和握手:

表1  RS-232 引脚定义

引出口号  说明        引出口号   说明            引出口号  说明     引出口号  说明            引出口号  说明   
---------+-----------+----------+---------------+---------+--------+---------+---------------+---------+------------
1        |接地       |6         |DSR数据序列就绪|11       |未定义  |16       |后备RXD        |21       |信号质量检测
---------+-----------+----------+---------------+---------+--------+---------+---------------+---------+------------
2        |TXD输出    |7         |GND逻辑地      |12       |后备DCD |17       |接收者时钟     |22       |闹钟检测
---------+-----------+----------+---------------+---------+--------+---------+---------------+---------+------------
3        |RXD输入    |8         |DCD数据负载检测|13       |后备CTS |18       |未定义         |23       |数据速率选择
---------+-----------+----------+---------------+---------+--------+---------+---------------+---------+------------
4        |RTS请求发送|9         |保留           |14       |后备TXD |19       |后备RTS        |24       |传输时钟
---------+-----------+----------+---------------+---------+--------+---------+---------------+---------+------------
5        |CTS请求接收|10        |保留           |15       |传输时钟|20       |DTR数据终端就绪|25       |未定义
---------+-----------+----------+---------------+---------+--------+---------+---------------+---------+------------



另外还有用于串口的两个标准,RS-422和RS-574.RS-422使用更低的电压和微分信号使电缆通讯距离达到将近1000英尺
(约300米).RS-574则定义了9针的PC串口连接器和电压.

1.3 信号定义

RS-232标准定义了18个不同的用于串口通讯的信号.其中,仅有6个在Unix环境中是普遍适用的.

GND-逻辑地

严格地来说,逻辑地并不是信号,但是没有它,其它的信号无法工作.逻辑地作为一个参照电压以告诉电器
哪个电压是正哪些是负.

TXD-数据被发送

TXD信号承载从你的工作站发送到其它的机器或设备上的数据.mark电压表示1,space电压表示0.

RXD-被接收的数据
RXD信号承载从其它机器或设备上向你的工作站发送数据.类似TXD,mark和space电压分别表示1和0.

DCD-数据载波探测
DCD信号从串口电缆的另一端的机器或设备发送出来.串行线上的space(0)电压表示机器或设备处于连线状态.
DCD并不总是被使用.

DTR-数据终端就绪
DTR信号是从你的工作站发送出来,告诉另一端的机器或设备你已经就绪或者尚未就绪,分别用space(0)电压和
mark(1)电压表示.自从你的工作站打开串行接口之后,DTR一直处于自动激活状态.

CTS-设备接收就绪,等待新的数据被发送 ( Clear to Send )
CTS信号来自串行电缆的另一端.space(0)电压表示你可以从你的工作站上发送更多数据了.(以前接收的已
经处理完毕)

CTS常用来调节工作站与串行线另一端的数据传送流量.

RTS-请求发送
RTS信号被你的工作站置成space(0)电压用来表示有更多的数据等待发送.
与CTS类似,RTS也是用来调节串行电缆两个终端之间的数据传送流量.大多数工作站把这个信号一直置为
space(0)电压.

1.4 异步通讯
对于支持串行通讯的机器而言,它需要知道如何判别数据起始和终止.这篇指南将介绍异步串行数据.

在异步模式下,串行数据直到有字符被发送前一直保持mark(1)状态.在每个字符之前有一开始位,紧接着是结束位,一
个可选的奇偶位和若干个停止位.起始位总是space(0),告诉机器串行数据已经准备好了.数据可以在任何时候被发送
或接收,因此称之为异步的.

图1 异步数据传输

space    +--+     +-----+  +--+  +--+       +12伏
         |开|0  1 |2  3 |4 |5 |6 |7 |
         |始|位 位|位 位|位|位|位|位|
         |  |     |     |  |  |  |  |
mark ----+  +-----+ +--+  +--+  +------ -12伏

可选的奇偶位简单地统计数据中包含奇数个1还是偶数个1.如果有偶数个1,则这位为0,称偶校验位.如果是奇数个1,则
该位为0,称奇校验位.通常还有spaceparity,mark parity和no parity的说法.SpaceParity就是校验位总是0,markParity
就是校验位总是1,NoParity表示不使用或不传输校验位.

接着的那位是终止位.在字符之间可以有1,1.5或2个终止位,它们的值总是1.以前终止位是为了让机器有更多的时间去
处理前一个字符,但现在仅仅是用于在机器接收字符时的同步.

异步数据格式通常用诸如"8N1","7E1"等等表示.前者表示8个数据位,没有校验位,1个终止位.后者表示7个数据位,偶校
验位,1个终止位.

1.4.1 什么是全双工和单双工

全双工表示机器可以同时既发送数据又可以接收数据,有两个独立的数据通道(一进一出).

单双工表示机器不能在发送数据的同时又接收数据.通常这意味这仅仅有一个数据通道在使用.但这并不意味不能使用
RS-232信号,而是通讯联接仅能使用不支持全双工操作的其它的标准,而不是RS-232.


1.4.2 流量控制

当在两个串行接口之间传输数据时通常有需要调节数据流量.这可能需要对之间的串行通讯联接,某个串行接口或者某个
存储介质实行一些限制.对于异步数据通常有两种方法:

一是软件流量控制.使用特殊的字符去标志数据流的开始(XON,DC1,八进制的021或结束(XOFF,DC3,八进制的023).这些
字符可以在ASCII中找到定义.然而当传输文本信息时,这些字符本身拥有一定的含义,不能被使用.

另一种是硬件流量控制,用RS232的CTS和RTS信号代替特殊字符用于控制.当接收方准备接收更多的数据时,设置CTS为
space(0),反之设成mark(1).对应的,当发送方准备发送更多的数据时,设置RTS为space(0).由于硬件的流量控制使用
独立的一套信号,比软件的实现更快,因为作同样的工作,后者需要发送或接收多位信息.另外需要注意的是,并不是所
有的硬件和操作系统都支持CTS/RTS流量控制.

1.4.3 什么是中断/Break

一般而言,一个接收或者传输数据的信号直到一个新的字符被传送之前一直保持mark(1).信号过了很长时间后才被降
低到space(1),通常时1/4到1/2秒,那么我们称这种状态为break.

Break有时被用来重置通讯线路或者改变诸如Modem的通讯设备的工作模式.第三章的"如何操作Modem"将更深入地谈论
这个问题.

1.5 同步通讯

与异步数据不同的是,同步数据是一种恒定的位流.为了从通讯线上读出数据,机器必须发送或者接收一个普通的位作为
时钟以达到发送端和接收端的同步.

对于同步,机器必须标志数据的起始位置.实现它的最普通的方法时使用类似串行数据链路控制SDLC或者高速数据链路控
制HDLC之类的数据包协议.

每一个协议定义了固定的位顺序以表示数据包的开始和结束,同时也定义了被用来表示没有数据时使用的位顺序.机器
根据这些位顺序可以知道数据包的开始位.

因为同步协议不使用每个字符的同步位,所以它们一般能比异步通讯提高至少25%的性能,适合远程网络和两个以上的串行
接口的配置.

尽管同步协议拥有速度优势,但大多数RS232硬件仍然由于额外的硬件和必要的软件而没有支持它.


1.6 访问串行端口

类似于所有设备,UNIX系统通过设备文件提供了对串行端口的访问.为了访问它,仅仅需要打开相应的设备文件.

1.6.1 串行端口文件
在UNIX系统的每一个串行端口都有一个或者更多的设备文件与它们相对应(在/dev/目录下).

表2 -----串行端口的设备文件名
            ----------------------------------------+------------------+-------------- --+
操作系统                 |     端口1       |      端口2      |
                             ---------------------------------------+------------------+-----------------+
IRIX(R)                    |      /dev/ttyf1   |    /dev/ttyf2    |
                             ---------------------------------------+------------------+-----------------+
HP-UX                                     |    /dev/tty1p0  |   /dev/tty2p0 |
                             ---------------------------------------+------------------+-----------------+
Solairis(R)/SunOS(R)          |      /dev/ttya     |  ./dev/ttyb      |
                             ---------------------------------------+------------------+-----------------+
Linux(R)                                  |  /dev/ttyS0     |  /dev/ttyS1     |
                             ---------------------------------------+------------------+-----------------+
Digital UNIX(R)                     |  /dev/tty01      | /dev/tty02       |
                             ---------------------------------------+------------------+-----------------+

1.6.2 打开串行端口

既然串行端口是一个文件,open(2)函数可以被用来访问它.UNIX系统的一个特点是一般用户无法访问设备文件.所以需要
更改你所关心的设备文件的访问权限,以超级用户来运行程序或者在你的程序中使用setuid,从而拥有设备文件的访问权.

这里,我们假设该文件可以被所有用户访问.在运行IRIX的SGI工作站上打开串行端口的代码如下:

listing 1 open a serial port

#include <stdio.h> /*标准的输入输出*/
#include <string.h> /*字符串相关函数*/
#include <unistd.h> /*UNIX标准的函数*/
#include <fcntl.h> /*文件控制*/
#iclude <errno.h> /*出错信息*/
#include <termios.h> /*POSIX终端控制定义*/

/* open_port() ----打开串行端口*/
打开成功则返回文件描述符,否则返回-1
*/

int open_port(void)
{
int fd;
fd = open("/dev/ttyf1",O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY );
if( fd == -1 ){
perror("open_port:Unable to open /dev/ttyf1 -");
}
else
fcntl(fd,F_SETFL,0);

return fd;
}
其他的系统只需要更换设备文件名,其它代码是一样的.

1.6.3 端口的打开选项

你会发现当我们打开设备文件后,我们除了用读写模式外还用了另外两个标志:
fd = open("/dev/ttyf1",O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY );

O_NOCTTY标志告诉UNIX系统,这个程序不会成为对应这个端口的控制终端,如果没有指定这个标志,那么任何一个
输入,诸如键盘中止信号等等,都将会影响你的进程.类似于getty的程序当启动login进程时都使用了这个特性,
但是一般的用户程序不需要这这样作.

O_NDELAY标志告诉UNIX系统这个程序不关心DCD信号线所处的状态,它用来表示端口的另一端是否激活或者停止.
如果你想指定这个标志,你的进程将会一直处在睡眠态,直到DCD信号线是space(0).

1.6.4 写数据到端口

写数据到端口很简单,就是用write(2)系统调用把数据发送出去.

n = write(fd,"ATZ/r",4);
if( n < 0 )
fputs("write() of 4 bytes failed!/n",stderr);

write返回有多少个字节被发送出去,如果出错,则返回为-1.通常你可能遇到的唯一的错误是EIO,当MODEM或者
数据链路撤销数据载波探测(DCD linke)时会出现这种情况,这种情况将一直存在,直到你关闭端口.

1.6.5 从端口中读取数据

从端口中读出数据有些技巧.当你在RAW数据模式下操作时,每一个read(2)系统调用将返回当前串行输入缓存区中
存在的字符数.如果没有字符,这个系统调用将一直阻塞到有字符到达或者间隔时钟过期,或者错误发生.当read函数
如下设置后将会立即返回.

fcntl(fd,F_SETFL,FNDELAY);

FNDELAY选项将导致当端口上没有字符可读时,read函数返回0.为恢复到一般状态,可以在调用fcntl时不带FNDELAY选项.

fcntl(fd,F_SETFL,0);

在用O_NDELAY打开端口之后也可以这样来恢复.

1.6.6 关闭串行端口

为了关闭串行端口,只需要使用close系统调用

close(fd);

关闭串行端口经常会设置DTR信号为低,导致大多数的MODEM挂起.


第二章 配置串行端口
这一章将讨论如何用C语言的POSIX终端接口去配置串行端口.

2. 1 POSIX终端接口

大多数系统都支持POSIX终端接口,用于改变诸如波特率,字符大小等等参数.你所需要作的第一件事情是将termios.h
include到你的程序中,这个文件中其中定义了POSIX控制函数和终端控制结构.

两个重要的POSIX函数是tcgetattr(3)和tcsetattr(3),分别用于获得和设置终端属性;你需要提供一个包含所有可用串
行选项的终端结构:

表3 - Termios结构的成员
+---------------------------------------------------------------+
| 成员                | 说明                                               |
+---------------------------------------------------------------+
| c_cflag             | 控制选项                                     |
+---------------------------------------------------------------+
| c_cflag             | 线路选项                                     |
+---------------------------------------------------------------+
| c_iflag              | 输入选项                                     |
+---------------------------------------------------------------+
| c_oflag            | 输出选项                                      |
+---------------------------------------------------------------+
| c_cc                 | 控制特性                                      |
+---------------------------------------------------------------+
| c_ispeed         | 输入波特律(新接口)               |
+---------------------------------------------------------------+
| c_ospeed        | 输出波特律(新接口)               |
+---------------------------------------------------------------+

2.2 控制选项

c_cflag成员用于控制波特率,数据位的数目,奇偶校验位,终止位和硬件流控制.以下是所支持的配置常数.

表4 - c_cfalg成员的可设置常量
+---------------------+-----------------------------------------+
| 常量                   | 说明                                             |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CBAND               | 波特律的位掩码                    |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B0                        | 0 波特 (放弃DTR)                    |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B50                      |  50 波特                         |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B75                     | 75 波特                         |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B110                   | 110 波特                                      |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B134                   | 134 波特                                      |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B150                   | 150 波特                                      |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B200                   | 200 波特                                      |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B300                   | 300 波特                                      |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B600                   | 600 波特                                      |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B1200                 | 1200 波特                                   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B1800                 | 1800 波特                                   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B2400                 | 2400 波特                                   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B4800                 | 4800 波特                                   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B9600                 | 9600 波特                                   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B19200               | 19200 波特                                |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B38400               | 38400 波特                                |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B57600               | 57600 波特                                |
+---------------------+-----------------------------------------+
| B115200            | 115200 波特                              |
+---------------------+-----------------------------------------+
| EXTA                  | 外部时钟律                              |
+---------------------+-----------------------------------------+
| EXTB                  | 外部时钟律                              |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CSIZE                 | 数据位的位掩码                    |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CS5                     |  5个数据位                               |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CS6                     | 6个数据位                                 |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CS7                     | 7个数据位                                 |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CS8                     | 8个数据位                                 |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CSTOPB            | 2个停止位(不设则是1个停止位)  |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CREAD               | 接收使能                                   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| PARENB            | 校验位使能                               |
+---------------------+-----------------------------------------+
| PARODD           | 使用奇校验而不使用偶校验 |
+---------------------+-----------------------------------------+
| HUPCL               | 最后关闭时挂线(放弃DTR)            |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CLOCAL            | 内部线路 - 不改变端口所有者     |
+---------------------+-----------------------------------------+
| LOBLK               | 块作业控制输出                          |
+---------------------+-----------------------------------------+
| CNET_CTSRTS  | 硬件流控制使能                      |
| CRTSCTS             | (并非所有硬件都支持)                |
+---------------------+-----------------------------------------+

c_cflag成员包含了两个应该一直激活的选项,CLOCAL和 CREAD.These will ensure that your program does not
become the 'owner' of the port to sporatic job control and hangup signals,and also that the serail
interface driver will read incomfing data bytes.

波特率常数(CBAUD,B9600,等)被用于没有c_ispeed 和 c_ospeed成员的早期接口.下一小节中将使用POSIX函数设置波特率.

不要直接去初始化c_cflag的(或其它标志的)成员;你应该总是去使用逐位的AND,OR和NOT操作符去设置或清除成员中的位.
不同版本的操作系统(甚至补丁)都可以不同方式地使用这些位,所以用逐位操作符将会避免你使用将在更新的串口驱动
中使用的位标志.

2.2.1 设置波特率

不同的系统的波特率储存在不同的位置.早期的接口用表4中的某一个波特率常数储存在c_cflag中,然而更新的接口则
是使用c_ispeed和c_ospeed去储存实际的波特率值.

cfsetospeed和cfsetispeed函数用来设置termios结构中的波特率,不管是在哪一个系统接口下.一般你可以用以下的代
码设置波特率:

listing-2 Setting the baud rate.

stuct termios options;

/* Get the current optinos for the port ...*/
tcgetattr(fd,&options);

/* Set the baud rates to 19200 ... */
cfsetispeed(&options,B19200);
cfsetospeed(&options,B19200);

/* Enable the receiver and set local mode ... */
options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD );

/* Set the new options for the port ... */
tcsetattr(fd,TCSANOW,&options);

tcgetattr(3) 函数将当前串行端口的配置填充到options结构中.在我们设置波特率,激活本地模式和串行数据接收后,用
tcsetattr(3)去设置新的配置.TCSANOW常数指定所有的更改立即生效,而不会去等待输出的数据发送完毕和输入的数据接收
完毕,也可以用其它的常数去等待输入和输出的完成或者刷新输入和输出缓存.

大多数系统不支持输入与输出的速率不等,所以为了可移植性必须将它们设成相等的值.

表5 - tcsetattr可设置常量
+---------------------+-----------------------------------------+
| 常量                   | 说明                                             |
+---------------------+-----------------------------------------+
| TCSANOW        | 不等数据传输完全就改变|
+---------------------+-----------------------------------------+
| TCSADRAIN     | 等待所有数据传输结束     |
+---------------------+-----------------------------------------+
| TCSAFLUSH    | 清空输入输出缓冲区并设置|
+---------------------+-----------------------------------------+

2.2.2 设置字符的大小

不象波特率,设置字符大小没有可用的函数.你不得不用位掩码去设置它们.字符大小用位指定:

options.c_cflag &= ~CSIZE; /* mask the character size bits */
options.c_cflag |= CS8; /* select 8 data bits */

2.2.3 设置奇偶校验位

类似字符大小,你必须手工激活奇偶校验和设置校验类型.UNIX串行驱动支持偶,奇和无校验位.space(0)将用更好的方式去
表示.

.NO parity(8N1):

options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= ~CS8;

.Even parity(7E1):

options.c_cflag |= PARENB;
options.c_cflag &= ~PARODD;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS7;

.Odd Parity(7O1):

options.c_cflag |= PARENB;
options.c_cflag |= PARODD;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS7;

.Space parity is setup the same as no parity(7S1):

options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;

2.2.4 设置硬件流控制

一些版本的UNIX支持使用CTS(Clear to Send)和RTS(Requeut to send)信号线的硬件流量控制.如果你的系统中定义了
CNEW_RTSCTS或者CRTSCTS常数,那么就可能支持硬件流量控制.以下可以激活硬件流量控制:

options.c_cflag |= CNEW_RTSCTS; /* also called CRTSCTS */

类似地可以这样关闭硬件流量控制:

options.c_cflag &= ~CNEW_RTSCTS;


2.3 本地选项

本地模式c_lflags控制驱动程序如何管理输入字符.一般而言,你可以配置c_lflag为规范或者原始输入.

表6 - c_lflag成员可设置常量
+---------------------+-----------------------------------------+
| 常量                   | 说明                                             |
+---------------------+-----------------------------------------+
| ISIG                     | 将SIGINTR, SIGSUSP, SIGDSUSP
               |和  SIGQUIT信号使能            |
+---------------------+-----------------------------------------+
| ICANON             | 标准(canonical)输入模式使能
(否则是原始[raw]方式)          |
+---------------------+-----------------------------------------+
| XCASE               | 映射大写字母为 /小写字母(此常量已过时)  |
+---------------------+-----------------------------------------+
| ECHO                | 输入字符回显使能                |
+---------------------+-----------------------------------------+
| ECHOE               | 删除字符回显为BS-SP-BS使能 |
+---------------------+-----------------------------------------+
| ECHOK               | kill字符后回显NL(新行)字符 |
+---------------------+-----------------------------------------+
| ECHONL            | 回显NL字符                            |
+---------------------+-----------------------------------------+
| NOFLUSH         | 取消中断或退出字符后清空输入缓冲区|
+---------------------+-----------------------------------------+
| IEXTEN              | 扩展功能使能                         |
+---------------------+-----------------------------------------+
| ECHOCTL         | 回显控制字符为"^字符", 删除字符为"~?"|
+---------------------+-----------------------------------------+
| ECHOPRT         | 回显被删除的字符为字符删除|
+---------------------+-----------------------------------------+
| ECHOKE              | 在行kill字符时回显全行BS-SP-BS|
+---------------------+-----------------------------------------+
| FLUSHO            | 清空输出                                   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| PENDIN              | 在下一个读入或输入字符
                                                  时重打入等待输入 数据   |
+---------------------+-----------------------------------------+
| TOSTOP            | 在后台输出时发送SIGTTOU信号|
+---------------------+-----------------------------------------+

2.3.1 选择规范输入
规范输入是面向行的输入方式.输入字符被放进用于和用户交互可以编辑的缓存区中,直到读入回车键或者换行符才结束.
当选择这种模式时,你一般可以使用ICANON,ECHO和ECHOE几个选项:

options.c_lflag |= ( ICANON | ECHO | ECHOE );

2.3.2 选择原始输入
原始输入是未经处理的.当接收时,输入的字符在它们被收到后立即被传送.使用原始输入时,一般你可以取消选择
ICANOON,ECHO,ECHOE和ISIG选项:
options.c_lflag &= ~ ( ICANON | ECHO | ECHOE );

2.3.3 输入回显的注意事项
输入模式c_iflag控制端口接收端的字符输入处理.类似于c_cflag,储存在c_iflag中的值是所需选项的逐位或.

2.4 输入选项

Table 7

2.4.1 设置输入奇偶选项

当你激活c_cflag中的奇偶检验后,你应该激活输入的奇偶检验.与之相关的常数有INPCK,IGNPAR,PARMRK和ISTRTP.一般你
将选择INPCK和ISTRTP去激活检验和移除奇偶位:

options.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP );

IGNPAR有些危险,它告诉串行驱动忽略奇欧错误,继续传送字符就好像没有错误发生一样.这可能对检验通讯链路的质量
有帮助,当一般情况下由于实际原因而不使用.

PARMRK导致奇偶错误在输入流中用特殊字符被标记.如果IGNPAR被激活,在每一个奇偶错误发生的字符之前,NULL字符
(000八进制)将被发送给你的程序.否则,DEL(177八进制)和 NUL字符将和错误的字符一起被发送.

2.4.2 设置软件流控制

软件流控制可以用IXON,IXOFF和IXANY常数来激活:

options.c_iflag |= (IXON | IXOFF | OXANY );

取消它仅需将那些位掩住:

options.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | OXANY );

IXON(起始数据)和XOFF(终止数据)在以下介绍的c_cc数组中被定义

2.5 输出选项

c_oflag包含了输出过滤选项.类似于输入模式,你可以选择已预处理或者原始的数据输出.

Table 8

2.5.1 选择预处理的输出

可以通过设置OPOST选项来选择预处理的输出:

options.c_oflag |= OPOST;

在所有各种选项中,你也许仅仅可以使用ONLCR选项,它将新行映射成CR和LF两个符号.
其它的输出选项主要是由于过去的行式打印机和终端的速率不能跟上串行数据流.

2.5.2 选择原始输出

原始输出可以用c_oflag的OPOST选项

options.c_oflag &= ~OPOST;

当OPOST选项取消后,所有c_oflag的其它选项位都忽略.


2.6 控制字符

c_cc字符数组包含了过时参数和控制字符的定义.数组中的每一个元素都用常数定义.

Table 9

2.6.1 设置软件流控制字符

c_cc数组中的VSTART 和 VSTOP是勇于软件流控制的字符.一般而言,它们应该被设置成
DC1(021八进制)和DC3(023八进制),分别表示ASCII码中的XON和XOFF字符.

2.6.2 设置读超时

UNIX串行接口驱动提供了对字符和数据包的读超时控制.c_cc数组中的VMIN和VTIME就是
这样的两个控制字符.在规范的输入模式下或者当NDELAY选项在对文件操作的open或fcntl
被指定时,这儿的超时控制就被忽略而使用无效.

VMIN指定了最少读取的字符数.如果被设置为零,那么VTIME值就指定了读取每个字符的等待
时间.注意的是,这并不意味着读取N字节的read系统调用将会等待到读取N个字符为止.相反,
这个超时控制仅仅用于第一个字符,read系统调用将立即返回有效的字符数(倚赖于read请求
的字符数).

/*------这地方没明白,好像是如果你请求了n个字节,这样设置的话,当读到一个字
节的话,read立即返回,并返回为n,也许这种情况下,多用于1个字节的超时读取,n=1.所以这种i
情况下读取n个字节的话,应该for(int i = 0;i< n; i++) read(fd,c,1);
如果是这样的话,原文这样写就好懂多了.
Rather,the timeout will apply the first charater and the read call will return one
or zero,at most one byte.So if you want to read n bytes,you should loop again,which
is up to the number you want to request.
*/

如果VMIN非零,VTIME指定了读取第一个字符的等待时间,如果在给定时间内读取了一个字符,那么
read系统调用将阻塞直到所有VMIN指定的字符数被读取.也就是说一旦读到第一个字符,串行接口
驱动将期望收到完整的VMIN长度的数据包.如果在给定的时间内没有没有读到任何字符.read调
用将会返回为零.这种设置要求串行驱动准确地读取N字节的字符,read调用要么返回为零或者N.
但是,超时仅仅指定在读取第一个字符,所以如果由于某种原因,驱动丢失了N字节数据包中的一个
字符,那么read调用将会永久性地阻塞在这儿,等待更多的输入字符.

VTIME是以1/10秒为单位指定接收字符的超时时间.如果VTIME设置为零(缺省情况下),而该端口又没
有用open或fcntl设置NDELAY,read将会阻塞不确定的时间.


第三章 Modem通讯
这一章描述了拨号电话调制解调器通讯的基本知识.并给出了一个使用标准AT指令集的MODEM范例.

3.1 什么是Modem

MODEMs是一个将串行数据调制可以在模拟数据链路上传输的一定频率的设备,比如电话线或者有线电
视线 . 一个标准的电话调制解调将串行数据转换成可以可以在电话线上传输的音调;由于这种转换
的速度和复杂,这些音调听起来更象大声的尖叫.

现在的电话MODEMs可以以每秒53,000位,也就是53kbps的速度在电话线上传输数据,另外大多数的MODEMs
使用数据压缩技术提高传输速率,有些类型的数据可以超过100kbps.

3.2 与MODEM通讯

第一步是打开并配置原始输入的端口
Listing 3 配置原始输入端口
int fd;
struct termios options;

/*打开端口*/
fd = open("/dev/ttyf1",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);

fcntl(fd,F_SETFL,0);

/*获取当前选项*/
tcgetattr(fd,&options);

/*设置原始输入,1秒的超时*/
options.c_cflag |= (CLOCAL|CREAD);
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE |ISIG);
optiions.c_oflag &= ~OPOST;
options.c_cc[VMIN] = 0;
options.c_cc[VTIME] = 10;

/*设定选项*/
tcsetattr(fd,TCSANOW,&options);

下一步是建立预MODEM的通讯.最好的方法是发送AT命令给MODEM.这也可以让MODEM去探测你
将使用的波特率.当MODEM打开并成功地连接上后,它将回应"OK".

Listing 4 初始化MODEM
int /* 返回值 0 = 成功, -1 = 失败 */
init_modem(int fd) /* 串行端口文件描述符 */
{
char buffer[255]; /* 输入缓冲区 */
char *bufptr; /* 缓存区中的当前字符 */
int  nbytes; /* 读取的字节数 */
int tries; /* 目前重试的次数 */

for(tries = 0; tries < 3 ;tries ++)
{
/*发送AT命令,后跟一个CR */
if(write(fd,"AT/r",3) < 3)
continue;

/*将字符读入字符串缓冲中,直到一个新行 */
bufptr = buffer;
while( ( nbytes = read(fd,bufptr,buffer+sizeof(buffer) - bufptr -1 )) > 0)
{
bufptr += nbytes;
if( bufptr[-1] == '/n' || bufptr[-1] == '/r' )
break;
}

/*设置 NULL中止字符串,看我们是否得到了一个成功的回应 */
*bufptr = '/0';
if( strncmp(buffer,"OK",2) == 0)
return (0);
}
return (-1);
}

3.3 标准的MODEM命令

大多数的MODEM支持AT命令集,所以每个命令前冠以"AT".每个命令按照以下根式被发送:AT+指定的命令+回车字符
(CR,015八进制).在处理命令之后,MODEM将会根据命令回应相应的文本消息.

3.3.1 ATD ----拨单个数字

ATD命令拨指定的数字.除了数字和长划符号外,你可以指定音调("T"),脉冲("P"),每秒钟的暂停(",")和等待拨号音("W"):
ATDT 555-1212
ATDT 18009009009W1234,1,1234
ATD  T555-1212WP1234

MODEM的回应消息有以下几种:
NO DIALTONE
BUSY
NO CARRIER
CONNECT
CONNECT baud

3.3.2 ATH---挂起

ATH命令导致MODEM挂起.因为MODEM必须是在"命令"模式中,你也许在普通的电话呼叫中不使用它.

如果DTR被dropped,大多数MODEM也会挂起.你可以通过在至少一秒的时间中设置波特率为0实现这一点.DroppingDTR也会让MODEM
回到命令模式中.

在一次成功的挂起之后,MODEM将会回应"NO CARRIER".如果MODEM仍然是被连接的,"CONNECT"或者"CONNECT baud"消息将会被发送.

3.3.3 ATZ---重置MODEM命令

ATZ命令将重置MODEM.MODEM将回应"OK".

3.4 一般MODEM通讯的问题

首先最重要的是,不要忘记取消输入回显.输入回显将会造成MODEM和机器之间的一次反馈.

其次,当发送MODEM命令时,你必须以回车CR来结束它,而不是一个新行NL.C语言中CR的字符是'/r'.

最后,当使用MODEM时,取保你使用的是MODEM所支持的波特率.尽管许多MODEM可以自动波特率探测,但一些仍然有19.2kbps的限制,
不得不注意.
2014-08-19 16:28:29 Sun19910114 阅读数 824
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POSIX 表示可移植操作系统接口(Portable Operating System Interface ,缩写为 POSIX ),POSIX标准定义了操作系统应该为应用程序提供的接口标准,是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软件而定义的一系列API标准的总称,其正式称呼为IEEE 1003,而国际标准名称为ISO/IEC 9945。
POSIX标准意在期望获得源代码级别的软件可移植性。换句话说,为一个POSIX兼容的操作系统编写的程序,应该可以在任何其它的POSIX操作系统(即使是来自另一个厂商)上编译执行。
POSIX 并不局限于 UNIX。许多其它的操作系统,例如 DEC OpenVMS 支持 POSIX 标准,尤其是 IEEE Std. 1003.1-1990(1995 年修订)或 POSIX.1,POSIX.1 提供了源代码级别的 C 语言应用编程接口(API)给操作系统的服务程序,例如读写文件。POSIX.1 已经被国际标准化组织(International Standards Organization,ISO)所接受,被命名为 ISO/IEC 9945-1:1990 标准。
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