嵌入式串口通信的設(shè)計講解

1、*實(shí)踐教學(xué)*蘭州理工大學(xué)計算機(jī)與通信學(xué)院2013年春季學(xué)期嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)課程設(shè)計題 目：嵌入式串口通信的設(shè)計專業(yè)班級：通信工程三班姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：張璽君成 績：隨著In ternet的發(fā)展和后PC時代的到來，嵌入式系統(tǒng)以其可靠性強(qiáng)、體積 小、專用性、成本低等特性得到日益廣泛的應(yīng)用。目前嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為了最熱門的技術(shù)之一。與此同時，一個獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)的功能缺陷也逐漸暴露 出來。新一代嵌入計算系統(tǒng)的功能集成和應(yīng)用模式使之迅速向網(wǎng)絡(luò)化嵌入計算的 方向發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的TCP/IP通信協(xié)議是獨(dú)立于任何廠家的硬件的，因此嵌 入環(huán)境下的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)通信成為嵌入計算技術(shù)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。本

2、文通過基于 2410F的嵌入式串口通信的實(shí)現(xiàn)，按照嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)組成，較為詳細(xì) 地介紹了串口通信的硬件電路和軟件實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：嵌入式 串口通信 2410F目錄前言 1一、串口通信概述 21.1串口通信的原理 21.2串口通信的開發(fā)工具 21.2.1 CC2530 功耗 21.2.2 ARM 簡介 31.2.3 Linux 系統(tǒng)簡介 31.3串口通信的基本任務(wù) 41.4串口通信協(xié)議及實(shí)現(xiàn) 4二、RS-232C標(biāo)準(zhǔn) 62.1引腳定義 62.2字符（幀）格式 72.3握手協(xié)議 82.4 雙機(jī)互連方式 102.4.1無硬件握手情況 102.4.2 DTR 和 DSRB手情況 10三、串口

3、驅(qū)動程序設(shè)計 123.1串口操作需要的頭文件 123.2打開串口 123.3串口設(shè)置 123.4串口讀寫 153.5關(guān)閉串口 16四、源程流程圖 18五、源程序代碼 19參考文獻(xiàn) 20總結(jié) 22、八 、-前言 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可定制， 適用于不同應(yīng)用 場合，對功能，可靠性，成本，體積，功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式 微處理器，外圍硬件設(shè)備，嵌入式操作系統(tǒng)，用戶應(yīng)用程序 4 個部分組成。用于實(shí)現(xiàn)對其他 設(shè)備的控制，監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究，工業(yè)控制，軍事技 術(shù)，交通通信，醫(yī)療衛(wèi)生，消費(fèi)娛樂等領(lǐng)域，人們常用的手機(jī)，PDA

4、汽車，智能家電，GPS等均是嵌入式系統(tǒng)的典型代表。串口通信是簡單嵌入式系統(tǒng)的一個應(yīng)用， 串口通信是指外設(shè)和計算機(jī)間， 通過數(shù)據(jù)信號 線 、地線、控制線等，按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少， 在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)?。一、串口通信概述所謂串口通信，是指外設(shè)和計算機(jī)間使用一根數(shù)據(jù)信號線（另外需要地線），數(shù)據(jù)在一 根數(shù)據(jù)信號線上一位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個固定的時間長度。串口傳輸是二進(jìn)制代碼序列在一條信道上以位（元碼）為單位，按時間順序且按位傳輸 的通信方式。串行傳輸時，發(fā)送端按位發(fā)送，接收端按位接受，同時還要對所傳輸?shù)奈患右?確

5、認(rèn)，所以收發(fā)雙方要采取同步措施，否則接受端將不能正確區(qū)分出所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。串口通信不但能實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與嵌入式開發(fā)板之間的數(shù)據(jù)傳輸，而且還能實(shí)現(xiàn)計算機(jī)對嵌 入式開發(fā)板的控制。若采用普通單片機(jī)，對外部設(shè)備的訪問就需要利用復(fù)雜的匯編語言進(jìn)行編 程或者使用C51自己編寫設(shè)備的初始化以及讀寫訪問程序，這樣的過程不僅復(fù)雜，而且不利于 大規(guī)模的開發(fā)和設(shè)計。ARM與8051等普通單片機(jī)相比,具有開發(fā)簡單、靈活,而且性能穩(wěn)定、 功能易于擴(kuò)展等一系列優(yōu)勢，因而在汽車電子、手持設(shè)備、無線領(lǐng)域和航空航天等嵌入式系統(tǒng) 中得到廣泛的應(yīng)用。將Linux移植到ARM嵌入式處理器后,可以利用操作系統(tǒng)中提供的系統(tǒng)調(diào)用把串口及其 他外

6、設(shè)當(dāng)成普通文件進(jìn)行操作，讀寫方便，因此進(jìn)行相應(yīng)開發(fā)可以提高系統(tǒng)編程效率，而且還 可以簡化調(diào)試的復(fù)雜程度。1.1串口通信的原理串行端口的本質(zhì)功能是作為CPU和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。當(dāng)數(shù)從 CPU經(jīng)過串行端口 發(fā)送出去時，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的位。在接收數(shù)據(jù)時，串行的位被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。串口 是系統(tǒng)資源的一部分，應(yīng)用程序要使用串口進(jìn)行通信，必須在使用之前向操作系統(tǒng)提出申請要 求（打開串口），通信完成后必須釋放資源（關(guān)閉串口）。1.2串口通信的開發(fā)工具本次開發(fā)采用的硬件平臺是利用 OURS-IOTV2-253實(shí)驗箱和C語言來實(shí)現(xiàn)本次系統(tǒng)的 開發(fā)。1.2.1 CC2530 功耗CC2530使用不同的運(yùn)

7、行模式或功耗模式以允許低功耗運(yùn)行。超低功耗是通過關(guān)閉模塊電 源以避免靜態(tài)功耗以及通過使用時鐘門控和關(guān)閉振蕩器來減少動態(tài)功耗而獲得的。CC2530有4個功耗模式，被稱為PM0 PM1 PM2和 PM3 PM0是激活模式而PM3具有最低功耗。PM0全功能模式。連接到數(shù)字內(nèi)核的電壓調(diào)整器打開。16MHz RCS蕩器或32MHz晶體振蕩器運(yùn)行或者它們同時運(yùn)行。32.753KHz RC振蕩器或32.768KHZ晶體振蕩器運(yùn)行。PM1連接到數(shù)字部分的電壓調(diào)整器打開。16MHzC振蕩器和32MHz晶體振蕩器都不運(yùn)行。 32.753KHz RC振蕩器或32.768KHz晶體振蕩器運(yùn)行。在產(chǎn)生復(fù)位、外部中斷或當(dāng)

8、睡眠定時器 到期時系統(tǒng)將返回到PM0PM2連接到數(shù)字內(nèi)核的電壓調(diào)整器關(guān)閉。16MHz RC振蕩器和32MHz晶體振蕩器都不運(yùn) 行。32.753KHZ RC振蕩器或32.768KHZ晶體振蕩器運(yùn)行。在產(chǎn)生復(fù)位、外部中斷或當(dāng)睡眠定 時器到期時系統(tǒng)將返回到PM0PM3連接到數(shù)字內(nèi)核的電壓調(diào)整器關(guān)閉。沒有振蕩器運(yùn)行。在產(chǎn)生復(fù)位或外部中斷時系 統(tǒng)將返回到PM0PM0是全功能模式，在該模式下，CPU片內(nèi)外設(shè)和RF收發(fā)器都處于激活狀態(tài)，數(shù)字電 壓調(diào)整器打開。該模式也被稱為激活模式時。1.2.2 ARM 簡介ARM(Advaneed RISC Machines),既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類

9、 微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991年ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。目前，采用 ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)(IP)核的微處理器，即通常所說的 ARMS處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)、軍用 系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于 ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 32位RISC微處理器70%以 上的市場份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面。ARM公司是專門從事基于RISC 技術(shù)芯片設(shè)計開發(fā)的公司，作為知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計許 可，由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片， 世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從 ARM公司購買

10、其ARM微處理 器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場。目前全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用 ARM公司的授權(quán)，因此既使得ARM技 術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入 市場并被消費(fèi)者所接受，更具有競爭力。ARM微處理器一般具有如下特點(diǎn)：(1) 體積小、低功耗、低成本、高性能；(2) 支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集，能很好的兼容 8/16位器件；(3) 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；(4) 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；(5) 尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；(6) 指令長

11、度固定。1.2.3 Linux 系統(tǒng)簡介Linux是一類Unix計算機(jī)操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。Linux操作系統(tǒng)也是自由軟件和開放源代 碼發(fā)展中最著名的例子。Linux 一般有四個主要部分：內(nèi)核、Shell、文件結(jié)構(gòu)和實(shí)用工具。(1) Linux 內(nèi)核內(nèi)核是系統(tǒng)的心臟，是運(yùn)行程序和管理像磁盤和打印機(jī)等硬件設(shè)備的核心程序。它從用 戶那里接受命令并把命令送給內(nèi)核去執(zhí)行。（2）Linux ShellShell是系統(tǒng)的用戶界面，提供了用戶與內(nèi)核進(jìn)行交互操作的一種接口。它接收用戶輸 入的命令并把它送入內(nèi)核去執(zhí)行。實(shí)際上Shell是一個命令解釋器，它解釋由用戶輸入的命令并且把它們送到內(nèi)核。不僅 如此，Shell有

12、自己的編程語言用于對命令的編輯，它允許用戶編寫由shell命令組成的程序。Shell編程語言具有普通編程語言的很多特點(diǎn)，比如它也有循環(huán)結(jié)構(gòu)和分支控制結(jié)構(gòu)等，用這種編程語言編寫的Shell程序與其他應(yīng)用程序具有同樣的效果。（3）Linux文件結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)是文件存放在磁盤等存儲設(shè)備上的組織方法。主要體現(xiàn)在對文件和目錄的組織 上。目錄提供了管理文件的一個方便而有效的途徑。我們能夠從一個目錄切換到另一個目錄，而且可以設(shè)置目錄和文件的權(quán)限，設(shè)置文件的共享程度。使用Linux，用戶可以設(shè)置目錄和文件的權(quán)限，以便允許或拒絕其他人對其進(jìn)行訪問。（4）Linux實(shí)用工具標(biāo)準(zhǔn)的Linux系統(tǒng)都有一套叫做實(shí)用工具的

13、程序，它們是專門的程序，例如編輯器、執(zhí) 行標(biāo)準(zhǔn)的計算操作等。用戶也可以產(chǎn)生自己的工具。1.3串口通信的基本任務(wù)（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化：因為來自CPU的是普通的并行數(shù)據(jù)，所以，接口電路應(yīng)具有實(shí)現(xiàn)不 同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務(wù)。 在異步通信方式下，接口自動生成起止式的幀數(shù)據(jù)格 式。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。（2）進(jìn)行串-并轉(zhuǎn)換:串行傳送,數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，而計算機(jī)處理數(shù)據(jù)是并行 數(shù)據(jù)。所以當(dāng)數(shù)據(jù)由計算機(jī)送至數(shù)據(jù)發(fā)送器時，首先把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)才能送入計算機(jī) 處理。因此串并轉(zhuǎn)換是串接口電路和的重要任務(wù)。（3） 控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應(yīng)

14、具有對數(shù)據(jù)傳輸速率-波特率進(jìn)行先擇 和控制的能力。（4）進(jìn)行錯誤檢測：在發(fā)送接口電路對傳送的字符數(shù)據(jù)自動生成奇偶校驗位或其他校驗 碼。在接收時，接口電路檢查字符的奇偶校驗或其他檢驗碼，確定是否發(fā)生傳送錯誤。（5）進(jìn)行TTL與EIA電平轉(zhuǎn)換:CPU和終端均采用TTL電平及正邏輯,它們與EIA采用 的電平及負(fù)邏輯不兼容，需在接口電路中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。1.4串口通信協(xié)議及實(shí)現(xiàn)串行端口的本質(zhì)功能是作為 CPU和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器，一般微機(jī)內(nèi)都配有通信適 配器,使計算機(jī)能夠與其他具有 RS-232C串口的計算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行通信。本系統(tǒng)主要目的是實(shí)現(xiàn)宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間的近距離串行通信,采用的宿主機(jī)是In te

15、l Centrino架構(gòu)的RedHat Linux 9.03環(huán)境PC機(jī)，而目標(biāo)機(jī)是ARM架構(gòu)的開發(fā)板。本系統(tǒng)中目標(biāo)機(jī)開發(fā)板的內(nèi)核采用的是三星的S3C2410 ,該開發(fā)板采用核心板加底板的模式,核心板接口采用DIMM200標(biāo)準(zhǔn)連接器，工作非?？煽?可穩(wěn)定運(yùn)行在203 MHz的時鐘頻 率下。其外設(shè)非常豐富,功能強(qiáng)大,完全可以滿足設(shè)計需要。串口線采用常用的RS-232C型接口模式,能實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與開發(fā)板間的數(shù)據(jù)傳輸與控制。嵌入式串口通信采用EIA RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)RS-232C是1969年由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）公布的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的用途是定義數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE （Data T

16、erminal Equipment ）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE（Data Communication Equioment）的接口特性。數(shù)據(jù)終端設(shè)備就是連接通信兩端設(shè)備的連線（如空MODEM）或其他設(shè)備。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)架如圖2.1所示。（數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE （數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE （數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE （數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE計算機(jī)A1 MMO通信線路ODDEEMMRS-232CRS-232CC忑/ylj 丫 巴 口 | o圖2.1 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)架計算機(jī)B電氣特性RS-232C采用非歸零、雙極性編碼，且使用負(fù)邏輯規(guī)定的邏輯電平： 輯“1 ”。+5+15V規(guī)定為邏輯“ 0 ”。信號電平與

17、TTL電平不兼容,-15-5V規(guī)定為邏所以需要電平轉(zhuǎn)換電路（通常使用MAX3232轉(zhuǎn)換）。電平轉(zhuǎn)換電路如圖2.2所示。圖2.2 RS-232C的電平轉(zhuǎn)換電路2.1引腳定義目前廣泛的DB9引腳定義如圖2.3所示。信號引腳定義的說明見表 2.1GND5DTR 4TXD 3RXD 2DCD 19 RIO8 CTSO7 RTSO6 DSR圖2.3 DB9引腳定義9針串口 DB9針號功能說明縮寫1輸入，數(shù)據(jù)載波檢測DCD2輸入，接收數(shù)據(jù)RXD3輸出，發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4輸出，DTE準(zhǔn)備就緒DTR5信號地GND6輸入，MODE準(zhǔn)備就緒DSR7輸出，請求發(fā)送RTS8輸入，允許發(fā)送CTS9輸入，振鈴指示DELL表

18、2.1 DB9引腳說明2.2字符（幀）格式RS-232C采用起止式異步通信協(xié)議，其特點(diǎn)是一個字符接著一個字符進(jìn)行傳輸，并且傳輸一個字符總是以起始位開始，以停止位結(jié)束，字符之間沒有固定的時間間隔要求。其傳輸格式如圖2.4所示，每一個字符的前面都有一位起始位（低電平，邏輯“ 0”），字符本身有58位數(shù)據(jù)位，接著字符后面是一位校驗碼（也可以沒有校驗碼），最后是停止位。停止位后面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值“1”），這樣就能保證起始位開始處一定有一個下跳沿，便于接受方識別。校驗位（可以 沒有）的間隔圖2.4串行傳輸?shù)墓ぷ髟硎疽鈭D從圖2.4中可以看出，這種格式是靠起始位和停

19、止位來實(shí)現(xiàn)字符的界定或同步的， 故稱為起止式協(xié)議。沒有統(tǒng)一的時鐘，沒有同步字符，依靠起始位和停止位標(biāo)識每一幀，傳 輸時，數(shù)據(jù)的地位在前，高位在后。起始位實(shí)際上是作為同步信號附加進(jìn)來的，當(dāng)它變?yōu)榈碗娖綍r，告訴接受方傳輸開始, 后面接著是數(shù)據(jù)位；而停止位則標(biāo)志一個字符的結(jié)束。這樣就為通信雙方提供了何時開始收發(fā)、何時結(jié)束的標(biāo)志。傳輸開始前，收發(fā)雙方把所采用的字符格式（包括字符的數(shù)據(jù)位長度、 停止位位數(shù)、有無校驗位以及是奇校驗還是偶校驗等）和數(shù)據(jù)的傳輸速率進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。傳 輸開始后，接收設(shè)備不斷地檢測線路，看是否有起始位到來。當(dāng)收到一系列的“T（停止位或空閑位）之后，檢測到一個下跳沿（由“1”變?yōu)椤?

20、0”），說明起始位出現(xiàn)，起始位經(jīng)確認(rèn)后，就開始接收所規(guī)定的數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位以及停止位。然后去掉停止位，對數(shù)據(jù)位進(jìn) 行串并轉(zhuǎn)換，并且經(jīng)奇偶校驗無誤后，才算正確地接收到一個字符。一個字符接收完畢，接 收設(shè)備又繼續(xù)測試線路，監(jiān)視“0”電平的到來和下一位字符的開始，直到全部數(shù)據(jù)傳輸完畢 2.3握手協(xié)議RS-232C標(biāo)準(zhǔn)除了規(guī)定的字符格式和通信波特率以外，還在數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE之間定義了一套握手協(xié)議。握手協(xié)議的過程如圖2.5所示。數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE 本地MODEM遠(yuǎn)程MODEM遠(yuǎn)程DTE 圖2.5 DTE與DCE的握手協(xié)議過程 DTR數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE準(zhǔn)備就緒。DTE加電并能正確

21、實(shí)現(xiàn)通信時，向 DCE發(fā)出DTR 信號。 DSR數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE準(zhǔn)備就緒。MODE加電并能正確執(zhí)行通信功能時，DTE發(fā)出 DSR言號。 RTS請求發(fā)送。當(dāng)DTE有數(shù)據(jù)需要向另一遠(yuǎn)程DTE傳輸時，DTE在檢測DSR有效 時向本地MODE發(fā)出RTS信號。本地MODE檢測到RTS有效，然后根據(jù)目的電話號碼向遠(yuǎn)程 MODE發(fā)出呼叫。遠(yuǎn)程MODE收到該呼叫，發(fā)出回答載波信號。本地 MODE接受到此載波信 號，然后向遠(yuǎn)程MODE發(fā)出原載波信號進(jìn)行確認(rèn)，同時向 DTE發(fā)出數(shù)據(jù)載波信號DCD DCD數(shù)據(jù)載波信號檢測。由MODE發(fā)向數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE表示已檢測到對方載 波信號。 CTS允許發(fā)送，當(dāng)一個 MOD

22、E辨認(rèn)出對方MODE已經(jīng)準(zhǔn)備接收時，使用 CTSB號通知自己的DTE表示這個通信通路已經(jīng)做好數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)備，允許DTE進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。至此，通信鏈路建立，可以通信。 RI :振鈴指示。如果MODE具有自動應(yīng)答能力，當(dāng)對方呼叫傳來時， MODE向 DTE 發(fā)出該信號，指示此呼叫。在電話呼叫振鈴結(jié)束后， MODE在DTE已準(zhǔn)備好的情況下（即DTR 有效），立即向?qū)Ψ阶詣討?yīng)答。2.4 雙機(jī)互連方式雙機(jī)可以利用RS-232C通信接口進(jìn)行直接互連（數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE到DTE，即空MODEM 連接。這種形式在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用極為廣泛。由于RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中有兩對硬件握手協(xié)議的引線：DTR和DSR RTS

23、和CTS根據(jù)應(yīng)用握手協(xié)議的機(jī)制不同，可分為 3種情況：無硬件握手、DTR和DSRg手、RTS和 CTS握手。 2.4.1無硬件握手情況DTETXDRXD計GND算機(jī)B無硬件握手的雙機(jī)互連如圖2.6所示。DTETXD計RXD算GND機(jī)A圖2.6無握手的雙機(jī)互連無硬件握手的連線最簡單，只需要 3根線，應(yīng)用比較多。但通信不可靠，接收緩沖區(qū)容 易溢出。2.4.2 DTR和DSF握手情況DTR和DSRg手的雙機(jī)互連如圖2.7所示若計算機(jī)A已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，則使DTR有效。計算機(jī)B通過采集DS算機(jī)A圖2.7 DTR和 DSRB手的雙機(jī)互連已經(jīng)做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，可以發(fā)送數(shù)據(jù)。若計算機(jī)A為準(zhǔn)備好，則DTR無效，

24、計算機(jī)B通過采集DSR得知計算機(jī)A尚未做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，停止發(fā)送數(shù)據(jù)。2.4.3RTS和CTS握手情況RTS和CTSB手的雙機(jī)互連如圖2.8所示。DTE計算 機(jī)ATXD RXD GNDRTSCTSDTETXDRXD計GND算算機(jī)RTSBCTS圖2.8 RTS和CTS握手的雙機(jī)互連計算機(jī)B通過采集CTS得知計算機(jī)A已 A未準(zhǔn)備好，則RTS無效，計算機(jī)B通過 停止發(fā)送數(shù)據(jù)。利用RTS和CTS握手進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的過程如下 （設(shè)計算機(jī)A接收、計算機(jī)B發(fā) 送）：若計算機(jī)A已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，則使RTS有效 經(jīng)做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，可以發(fā)送數(shù)據(jù)。若計算機(jī) 采集CTS得知計算機(jī)A尚未做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，三、串

25、口驅(qū)動程序設(shè)計由于嵌入式系統(tǒng)是一個受資源限制的系統(tǒng)，因此不能直接在嵌入式系統(tǒng)硬件上進(jìn)行編程。 作為一個完整的嵌入式系統(tǒng)，其軟件設(shè)計也是一個很重要的方面。本系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)是通過串 口設(shè)置和讀寫串口等操作來完成宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)間的串口通信。3.1串口操作需要的頭文件在開發(fā)嵌入式Linux串口驅(qū)動程序時，需要以下頭文件。#include /* 標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出定義*/#include /* 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫定義 */#include /*UNIX 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)定義 */#in clude #i nclude #include vfcntl.h /* 文件控制定義 */#include /*POSIX終端控制定義 *

26、/#include /* 錯誤號定義 */3.2打開串口在嵌入式Linux系統(tǒng)中，打開一個串口設(shè)備和打開普通文件一樣。嵌入式Linux系統(tǒng)下的串口文件通常位于/dev下：串口一為/dev/ttySO ;串口二為/dev/ttyS1 。打開串口時通過使用標(biāo)準(zhǔn)的文件函數(shù) open()來進(jìn)行操作的，下面假設(shè)以讀寫方式打 開串口一。int fd;/文件描述符fd=open( “/dev/ttyS0 ”，O_RDWR);以讀寫方式打開串口if(fd=-1)/如果不能打開串口一perror(“提示錯誤！” );3.3串口設(shè)置在Linux系統(tǒng)中,設(shè)備都是以文件的形式表示的，串口參數(shù)一般包括波特率、起始位數(shù)量

27、、 停止位數(shù)量等。下面對這些串口參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。起始位通信線路上沒有數(shù)據(jù)被傳送時，處于邏輯“T狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送字符數(shù)數(shù)據(jù)是首先發(fā)送一個邏輯“0”信號，這個邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線路傳輸?shù)浇邮斩?，接收端檢 測到這個低電平之后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號。起始位所起的作用就是使通信雙方同步。數(shù)據(jù)位當(dāng)接收端收到起始位后，開始接收數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位的個數(shù)可以是58位。在數(shù)據(jù)傳送過程中，數(shù)據(jù)位從最低有效位開始傳送，接收端收到數(shù)據(jù)后，依次將其轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。奇偶校驗位數(shù)據(jù)位發(fā)送完后，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，還要傳送一個奇偶校驗位。奇偶校驗用于差 錯檢測。如果選擇偶檢驗，則數(shù)據(jù)位和奇偶位的邏輯“1”的個

28、數(shù)必須為偶數(shù)，相反，如果是奇檢驗，則數(shù)據(jù)位和奇偶位的邏輯“ 1”的個數(shù)為奇數(shù)。停止位在奇偶位或數(shù)據(jù)位（當(dāng)無奇偶校驗時）之后發(fā)送停止位。停止位表示一個數(shù)據(jù)的結(jié)束。它可以是12位的低電平。接收端收到停止位后，通信線路便恢復(fù)邏輯“1”的狀態(tài)，直到下一個數(shù)據(jù)的起始位到來。波特率通信線路上傳輸?shù)奈唬ùa元）信號都必須保持一致的信號持續(xù)時間，單位時間內(nèi)傳送碼 元的數(shù)目稱為波特率。對大多數(shù)嵌入式設(shè)備來說，其波特率都設(shè)置為115200。訪問串行口通過對設(shè)備文件的訪問來實(shí)現(xiàn)，僅需打開相應(yīng)的設(shè)備文件。串口的設(shè)置主要 是設(shè)置struct termios結(jié)構(gòu)體中的各成員值。#i ncludestruct termiou

29、n sig ned short c_iflag; /*un sig ned short c_oflag;un sig ned short c_cflag;un sig ned short c_lflag; /*un sig ned char c_li ne;/*un sig ned char c_ccNCC; /* 波特率設(shè)置：輸入模式標(biāo)志*/*輸出模式標(biāo)志*/*控制模式標(biāo)志*/本地模式標(biāo)志*/ 線路規(guī)范*/ 控制特征值*/設(shè)置為 115200Bps*/struct termios opti on; tcgetattr(fd,&optio n); cfsetispeed(&optio n,B1

30、15200);/* cfsetospeed(&opti on ,B115200); tcsetattr(fd,TCANOW,&optio n); 檢驗位設(shè)置：無校驗8位：optio ns.c_cflag &=PARENBoptio ns.c_cflag &=CSTOPB;opti on s.c_cflag &=CSIZE;opti on s.c_cflag| =CS8;奇效驗(Odd)7位：optio ns.c_cflag| =PARENB;optio ns.c_cflag &=PARODD;optio ns.c_cflag &=CSTOPB;opti on s.c_cflag &=CSIZE

31、;opti on s.c_cflag| =CS7;偶校驗(Even)7位：optio ns.c_cflag &=PARENB;optio ns.c_cflag| =OARODD;optio ns.c_cflag &= CSTOPB;opti on s.c_cflag &=CSIZE;opti on s.c_cflag| =CS7;Space校驗7位：optio ns.c_cflag &= PARENB;optio ns.c_cflag &=CSTOPB;opti on s.c_cflag &二&CSIZE;opti on s.c_cflag| =CS8; 停止位設(shè)置：1 位：optio ns.

32、c_cflag &=CSTOPB;2 位：optio ns.c_cflag| =CSTOPB; 模式設(shè)置：需要注意的是，如果不是開發(fā)終端之類的，只是串口傳輸數(shù)據(jù)，而不需要串口來處理，那么 使用原始模式(Raw Mode)方式來通訊。options.c_lflag &=(ICANON| ECHO ECHOE ISIG);/*Input*/optio ns.c_oflag &=OPOST;/*Output*/3.4串口讀寫在Linux系統(tǒng)中，對設(shè)備和目錄的操作都等同于文件的操作，這樣大大簡化了系統(tǒng)對不同設(shè)備的處理，提高了效率。在程序中，設(shè)備和文件都是使用文件描述符來進(jìn)行操作的。文 件描述符是一個非

33、負(fù)的整數(shù)，是一個索引值，并指向內(nèi)核中每個進(jìn)程打開文件的記錄表。當(dāng)打 開一個現(xiàn)存的文件或者是創(chuàng)建一個新文件時，內(nèi)核就向進(jìn)程返回一個文件描述符；當(dāng)需要讀寫 時也需要將文件描述符作為參數(shù)傳遞給相應(yīng)的函數(shù)。在Linux系統(tǒng)中,所有的設(shè)備文件都位于“ / dev”下,其中串口對應(yīng)的設(shè)備名為“ / dev/ ttySO ” ,因此對串口的讀寫就可以像讀寫(“read”和“ write ”)普通文件一樣來讀寫設(shè)備 文件,所不同的是需要對串口的其他參數(shù)另做配置。打開串口之后，讀寫串口就很容易了，把串口當(dāng)作文件讀寫就可以了。(1) 發(fā)送數(shù)據(jù)char butter1024;int Len gth=1024;int

34、 n Byte;n Byte=write(fd,buffer,Le ngth);(2) 讀取串口數(shù)據(jù)使用文件操作read函數(shù)讀取，如果設(shè)置為原始模式(RawMode傳輸數(shù)據(jù)，那么read函數(shù) 返回的字符數(shù)是實(shí)際串口收到的字符數(shù)。讀取數(shù)據(jù)時比較需要技巧的。char buff1024;int Len=1024;int rdadByte=read(fd,buff,Le n);也可以使用操作文件的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)異步讀取，如fcntl,或者selectt等來操作。fd_set rfds;struct timeval tv;int retval;/*下面幾行設(shè)置要監(jiān)視進(jìn)行讀寫操作的文件集*/FD-ZERO (

35、&rfds); / 文件集清零FD_SET(portsportNo.ha ndle,&rfds); /向集合中添加一個文件句柄tv.tv_sec=Timeout/1000; /設(shè)置等待的時間tv.tv_usec=(Timeeout%1000)*1000;retval=select(16,&rfds,NULL,NULL,&tv;) /文件所監(jiān)視的文件集準(zhǔn)備好.if(rdtvel) /文件集中有文件在等待時間內(nèi)準(zhǔn)備好了.actualRead=read(portsportNo.ha ndle,buf,maxC nt); /讀取數(shù)據(jù)下面兩個實(shí)例給出了串口讀和寫兩個程序部分代碼。寫串口的程序?qū)⒃谒拗鳈C(jī)上

36、運(yùn)行，讀串口程序?qū)⒃谀繕?biāo)板上運(yùn)行。寫串口部分程序：doprintf(“Input some words(enter quit to exit):” );memset(buff, O,BUFFER_SIZE);if(fgets(buff,BUFFER_SIZE,stdi n)=NULL)perror(“fgets ” );break;write(fd,buff,strle n(buff);whie(strncmp(buff, ” quit ” ,4);讀串口部分程序：domemset(buff,0,BUFFER_SIZE);if(read(fd,buff,BUFFER_SIZE)0)printf

37、(“The received words are:%s ” ,buff);while(strncmp(buff, ” quit ” ,4);3.5關(guān)閉串口在Linux系統(tǒng)中,對設(shè)備和目錄的操作都等同于文件的操作，關(guān)閉串口就是關(guān)閉文件，而設(shè)備和文件都是使用文件描述符來進(jìn)行操作的。文件描述符是一個索引值，指向內(nèi)核中每個 進(jìn)程打開文件的記錄表，因此關(guān)閉文件就只要關(guān)閉文描述符就可以了五、源程序代碼/*serial_com.c*/#i nclude #in elude #in elude vfen tl.h#in elude verrno .h#i nclude #in clude #i nclude #i nclude #define MODEMDEVICE /dev/ttySO#defi ne _POSIX_SOURCE 1#define FALSE 0#defi ne TRUE 1volatile int STOP=FALSE;mai n()int fd,n=0,c,BAUDRATE,i,BUFNUMBER=32,READNUMBER=32;char receivebufBUFNUMBER;stru