Linux下串口模块的使用与实现 (linux 串口 模块)
随着计算机技术的不断发展，串口通信技术在很多领域得到了广泛应用，特别是在工业自动化、数据采集和控制等方面。在Linux系统中，串口模块的使用与实现是一门必须掌握的技能。本文将介绍Linux下串口模块的使用方法和实现原理。
一、串口通信介绍
串口通信是一种广泛使用的数据传输方式，其特点是数据传输速度较慢、传输距离较短（一般不超过数千米），但传输稳定性高、可靠性强，适用于控制和监视设备等应用场景。
需要说明的是，在计算机中，串口通信是通过串口接口实现的，串口分为COM口（在Windows系统中）和TTY口（在Linux系统中）。
二、Linux下串口口设备文件的命名规则
在Linux系统中，串口设备被视为一个文件，在/dev/目录下以ttySx（x表示串口号，0-3表示COM1-4，4-7表示/dev/ttyUSB0-3）或ttyUSBx（x表示USB串口号，从0开始计数）的形式存在。
这里需要注意的是，使用USB串口时，需要先插入USB串口，然后使用dmesg命令查看串口号，或者使用ls /dev/ttyUSB*命令查看可用的USB串口设备。
三、串口模块的安装
在Linux系统中，串口模块是通过内核模块的形式实现的。可以通过modprobe命令加载串口模块，也可以在内核编译时将串口模块编译进内核。
1.modprobe命令加载串口模块
如果系统中没有预装串口模块，需要手动加载串口模块，可以使用以下命令：
“`bash
# 加载serial_core模块，该模块包含常见的串口驱动
sudo modprobe serial_core
“`
如果需要使用特定的串口驱动，则需要加载相应的串口驱动模块。例如，加载USB串口驱动：
“`bash
# 加载USB串口驱动，其中userial为USB串口驱动，cp210x为USB串口芯片的驱动
sudo modprobe userial
sudo modprobe cp210x
“`
2.内核编译时编译串口模块
在编译内核时，可以将串口模块编译进内核，具体方法如下：
（1）进入Linux内核源代码所在目录：
“`bash
cd /usr/src/linux
“`
（2）打开配置文件：
“`bash
sudo make menuconfig
“`
（3）在menuconfig中选择“Device Drivers”选项，然后选择“Serial drivers”, 在下面打开，也就是M或者*：
“`text
General setup -> Serial drivers ->Serial console support
“`
（4）保存配置后退出，并编译内核：
“`bash
sudo make
sudo make install
“`
（5）重启系统。
四、使用串口模块
在Linux系统中，串口模块的使用需要调用相应的系统调用，并确保设置正确的串口参数。以下是串口模块的使用流程：
1.打开串口设备文件
在打开串口前，需要先获取串口设备文件的文件描述符，使用open()函数可以打开串口文件的文件描述符。下面是打开/dev/ttyS0串口的示例：
“`c
#include
#include
#include
#include
int open_serialport(char *portname)
{
int fd;
fd = open(portname, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (fd == -1)
{
return (-1);
}
else
{
return fd;
}
}
“`
2.设置串口参数
在打开串口设备文件后，需要设置正确的串口参数，包括波特率、数据位、校验位、停止位等。下面是设置波特率为9600，数据位为8位，无校验位，停止位为1的示例：
“`c
int set_serialport(int fd, int baudrate, int databits, int parity, int stopbits)
{
struct termios options;
if (tcgetattr(fd, &options) != 0)
{
printf(“error %d from tcgetattr”, errno);
return -1;
}
/* Set input and output baudrate.*/
cfsetispeed(&options, baudrate);
cfsetospeed(&options, baudrate);
/* Set data bits */
options.c_cflag &= ~CSIZE;
switch (databits)
{
case 5:
options.c_cflag |= CS5;
break;
case 6:
options.c_cflag |= CS6;
break;
case 7:
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr, “Unsupported data size.\n”);
return -1;
}
/* Set parity */
switch (parity)
{
case ‘n’:
case ‘N’:
options.c_cflag &= ~PARENB; /* Clear parity enable */
options.c_iflag &= ~INPCK; /* Enable parity checking */
break;
case ‘o’:
case ‘O’:
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* Enable odd parity*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case ‘e’:
case ‘E’:
options.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* Convert to even parity*/
options.c_iflag |= INPCK; /* Disnable parity checking */
break;
case ‘s’:
case ‘S’:
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr, “Unsupported parity.\n”);
return -1;
}
/* Set stop bits */
switch (stopbits)
{
case 1:
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
case 2:
options.c_cflag |= CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr, “Unsupported stop bits.\n”);
return -1;
}
/* Enable raw input and output mode */
options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
/* Disable software flow control */
options.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);
/* Set input mode */
options.c_iflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
/* Set output mode */
options.c_oflag &= ~OPOST;
/* Set raw FIFO mode for input and output */
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
options.c_cc[VTIME] = 1; /* Set timeout value (in 1/10 sec)*/
options.c_cc[VMIN] = 60; /* Set minimum number of characters */
/* Commit new setting */
if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &options) != 0)
{
printf(“error %d from tcsetattr”, errno);
return -1;
}
return 0;
}
“`
3.读写串口数据
在完成串口设备文件的打开和参数设置后，就可以进行串口数据的读写操作。使用read()函数可以从串口读取数据，使用write()函数可以向串口写入数据。下面是读取和写入串口数据的示例：
“`c
int read_serialport(int fd, char *buf, int len)
{
int n;
n = read(fd, buf, len);
if (n
{
printf(“error %d from read”, errno);
}
return n;
}
int write_serialport(int fd, char *buf, int len)
{
int n;
n = write(fd, buf, len);
if (n
{
printf(“error %d from write”, errno);
}
return n;
}
“`
4.关闭串口设备文件
在完成串口数据读写操作后，需要关闭串口设备文件。使用close()函数可以关闭串口设备文件。下面是关闭串口设备文件的示例：
“`c
void close_serialport(int fd)
{
close(fd);
}
“`
五、
