實(shí)驗(yàn)2(串行端口程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))

實(shí)驗(yàn)2：串行端口程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庠趌inux環(huán)境下串行程序設(shè)計(jì)的基本方法。掌握終端的主要屬性及設(shè)置方法，熟悉終端I/O函數(shù)的使用。學(xué)習(xí)使用多線程來(lái)完成串口的收發(fā)處理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容讀懂程序源代碼，學(xué)習(xí)終端I/O函數(shù)的使用方法，學(xué)習(xí)將多線程編程應(yīng)用到串口的接收和發(fā)送程序設(shè)計(jì)中。三、預(yù)備知識(shí)有C語(yǔ)言基礎(chǔ)。掌握在Linux下常用編輯器的使用。掌握Makefile的編寫(xiě)和使用。掌握Linux下的程序編譯與交叉編譯過(guò)程四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、PC機(jī)Pentium500以上，硬盤(pán)10G以上。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)REDHATLINUX9.0＋MINICOM＋ARM-LINUX開(kāi)發(fā)環(huán)境五、 實(shí)驗(yàn)原理異步串行I/O方式是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位（例如先低位、后高位）地傳送。數(shù)據(jù)的各不同位可以分時(shí)使用同一傳輸通道，因此串行I/O可以減少信號(hào)連線，最少用一對(duì)線即可進(jìn)行。接收方對(duì)于同一根線上一連串的數(shù)字信號(hào)，首先要分割成位，再按位組成字符。為了恢復(fù)發(fā)送的信息，雙方必須協(xié)調(diào)工作。在微型計(jì)算機(jī)中大量使用異步串行I/O方式，雙方使用各自的時(shí)鐘信號(hào)，而且允許時(shí)鐘頻率有一定誤差，因此實(shí)現(xiàn)較容易。但是由于每個(gè)字符都要獨(dú)立確定起始和結(jié)束（即每個(gè)字符都要重新同步），字符和字符間還可能有長(zhǎng)度不定的空閑時(shí)間，因此效率較低。MlL/O1/(1I/OI.UI/O1川MlL/O1/(1I/OI.UI/O1川L/U? 第■『書(shū) ?b. I）, b? I）;b, I》、 bu j ￡ -i ? n-r^住閑I'/吃閑I'/停

||;圖2.3.1串行通信字符格式圖2.3.1給出異步串行通信中一個(gè)字符的傳送格式。開(kāi)始前，線路處于空閑狀態(tài)，送出連續(xù)“1”。傳送開(kāi)始時(shí)首先發(fā)一個(gè)“0”作為起始位，然后出現(xiàn)在通信線上的是字符的二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)。每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位長(zhǎng)可以約定為5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII編碼。后面是奇偶校驗(yàn)位，根據(jù)約定，用奇偶校驗(yàn)位將所傳字符中為“1”的位數(shù)湊成奇數(shù)個(gè)或偶數(shù)個(gè)。也可以約定不要奇偶校驗(yàn)，這樣就取消奇偶校驗(yàn)位。最后是表示停止位的“1”信號(hào)，這個(gè)停止位可以約定持續(xù)1位、1.5位或2位的時(shí)間寬度。至此一個(gè)字符傳送完畢，線路又進(jìn)入空閑，持續(xù)為“1”。經(jīng)過(guò)一段隨機(jī)的時(shí)間后，下一個(gè)字符開(kāi)始傳送才又發(fā)出起始位。每一個(gè)數(shù)據(jù)位的寬度等于傳送波特率的倒數(shù)。微機(jī)異步串行通信中，常用的波特率為50，95，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600等。接收方按約定的格式接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行檢查，可以查出以下三種錯(cuò)誤：奇偶錯(cuò)：在約定奇偶檢查的情況下，接收到的字符奇偶狀態(tài)和約定不符。幀格式錯(cuò)：一個(gè)字符從起始位到停止位的總位數(shù)不對(duì)。溢出錯(cuò)：若先接收的字符尚未被微機(jī)讀取，后面的字符又傳送過(guò)來(lái)，則產(chǎn)生溢出錯(cuò)。每一種錯(cuò)誤都會(huì)給出相應(yīng)的出錯(cuò)信息，提示用戶處理。一般串口調(diào)試都使用空的MODEM連接電纜，其連接方式如下：埶fil些鋤t弄好埶fil些鋤t弄好MW拠—I 甜抿樣捲樂(lè)RI 22 1 L—223三建武股送數(shù)據(jù)Tx訂擅收敦曙RxD；2ZX3 _" 、_ 20戟放轍謂DCU圖2.3.2實(shí)用RS-232C通訊連線六、程序分析Linux操作系統(tǒng)從一開(kāi)始就對(duì)串行口提供了很好的支持，為進(jìn)行串行通訊提供了大量的函數(shù)，我們的實(shí)驗(yàn)主要是為掌握在Linux中進(jìn)行串行通訊編程的基本方法。本實(shí)驗(yàn)的程序流程圖如下：

接收線程發(fā)送線程否星是主程序定殳接收變量定義發(fā)送變量讀取串口1字節(jié)數(shù)據(jù)建立鍵盤(pán)、發(fā)送、接收線程向標(biāo)準(zhǔn)輸出打印讀取字符退出退出向串口輸出字符變量休眠1QQ毫秒關(guān)閉com恢復(fù)終端屬性等待線程結(jié)束接收線程發(fā)送線程否星是主程序定殳接收變量定義發(fā)送變量讀取串口1字節(jié)數(shù)據(jù)建立鍵盤(pán)、發(fā)送、接收線程向標(biāo)準(zhǔn)輸出打印讀取字符退出退出向串口輸出字符變量休眠1QQ毫秒關(guān)閉com恢復(fù)終端屬性等待線程結(jié)束設(shè)置coin終端屬性打開(kāi)串口1設(shè)備〔變量+1)%255保存終端屬性圖2.3.3串口通訊實(shí)驗(yàn)流程圖本實(shí)驗(yàn)的代碼如下：#includevtermios.h>#includevstdio.h>#include<unistd.h>#includevfcntl.h>#includevsys/signal.h>#includevpthread.h>#defineBAUDRATEB115200#defineCOM1"/dev/ttySO"#defineCOM2"/dev/ttyS1"#defineENDMINITERM27 /*ESCtoquitminiterm*/#defineFALSE0#defineTRUE1volatileintSTOP=FALSE;volatileintfd;voidchild_handler(ints){

printf("stop!!!\n");STOP=TRUE;}/* */void*keyboard(void*data){intc;for(;;){c=getchar();if(c==ENDMINITERM){STOP=TRUE;break;}}returnNULL;}/* *//*modeminputhandler*/void*receive(void*data){intc;printf("readmodem\n");while(STOP==FALSE){read(fd,&c,l);/*comport*/write(1,&c,1);/*stdout*/}printf("exitfromreadingmodem\n");returnNULL;}/* */void*send(void*data){intc='0';printf("senddata\n");while(STOP==FALSE)/*modeminputhandler*/{c++;c%=255;write(fd,&c,1);/*stdout*/usleep(lOOOOO);}returnNULL;}*/}returnNULL;}*/intmain(intargc,char**argv){structtermiosoldtio,newtio,oldstdtio,newstdtio;structsigactionsa;intok;pthread_tth_a,th_b,th_c;void*retval;if(argc>1)fd=open(C0M2,O_RDWR);elsefd=open(COM1,O_RDWR);〃lO_NOCTTYIO_NONBLOCK);訐(fd<0){error(COMl);exit(-l);}tcgetattr(0,&oldstdtio);tcgetattr(fd，&oldtio); /*savecurrentmodemsettings*/tcgetattr(fd，&newstdtio); /*getworkingstdtio*/newtio.c_cflag=BAUDRATEICRTSCTSICS8ICLOCALICREAD;/*ctrolflag*/newtio.c_iflag=IGNPAR; /*inputflag*/newtio.c_oflag=0; /*outputflag*/newtio.c_lflag=0;newtio.c_cc[VMIN]=1;newtio.c_cc[VTIME]=O;/*nowcleanthemodemlineandactivatethesettingsformodem*/tcflush(fd,TCIFLUSH);tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio); /*setattrib*/sa.sa_handler=child_handler;sa.sa_flags=0;sigaction(SIGCHLD,&sa,NULL); /*handledyingchild*/pthread_create(&th_a,NULL,keyboard,0);pthread_create(&th_b,NULL,receive,0);pthread_create(&th_c,NULL,send,0);pthread_join(th_a,&retval);pthread_join(th_b,&retval);pthread_join(th_c,&retval);tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio); /*restoreoldmodemsetings*/tcsetattr(0,TCSANOW,&oldstdtio); /*restoreoldttysetings*/close(fd);exit(0);}

面我們對(duì)這個(gè)程序的主要部分做一下簡(jiǎn)單的分析＞頭文件#includevstdio.h>/*標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出定義*/#includevstdlib.h>/*標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)定義*/#include<unistd.h>/*linux標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)定義*/#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>/*文件控制定義*/#include<termios.h>/*PPSIX終端控制定義*/#include<errno.h>/*錯(cuò)誤號(hào)定義*/#include<pthread.h>/*線程庫(kù)定義*/＞打開(kāi)串口在Linux下串口文件位于/dev下，一般在老版本的內(nèi)核中串口一為/dev/ttySO，串口二為/dev/ttyS1，在我們的開(kāi)發(fā)板中串口設(shè)備位于/dev/tts/下，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)板中沒(méi)有ttySO這個(gè)設(shè)備，所以我們要建立一個(gè)連接，方法如下：[/mnt/yaffs]cd/dev[/dev]In-f/dev/tts/0ttySO打開(kāi)串口是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的文件打開(kāi)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的intfd;fd=open("/dev/ttySO",O_RDWR);/*以讀寫(xiě)方式打開(kāi)串口*/訐(-1==fd){ /*不能打開(kāi)串口一*/perror(“提示錯(cuò)誤！")；}—A串口設(shè)置最基本的設(shè)置串口包括波特率設(shè)置，效驗(yàn)位和停止位設(shè)置。串口的設(shè)置主要是設(shè)置structtermios結(jié)構(gòu)體的各成員值，關(guān)于該結(jié)構(gòu)體的定義可以查看/arm2410s/kernel—2410s/include/asm/termios.h文件。structtermio{unsignedshortc_iflag;unsignedshortc_oflag;unsignedshortc_cflag;unsignedshortc_lflag;unsignedchar c_line;{unsignedshortc_iflag;unsignedshortc_oflag;unsignedshortc_cflag;unsignedshortc_lflag;unsignedchar c_line;unsignedchar c_cc[NCC];/*輸入模式標(biāo)志*//*輸出模式標(biāo)志*//*控制模式標(biāo)志*//*localmodeflags*//*linediscipline*//*controlcharacters*/};設(shè)置這個(gè)結(jié)構(gòu)體很復(fù)雜，可以參考man手冊(cè)或者由趙克佳、沈志宇編寫(xiě)的《UNIX程序編寫(xiě)教程》，我這里就只考慮常見(jiàn)的一些設(shè)置：?波特率設(shè)置:面是修改波特率的代碼：structtermiosOpt;tcgetattr(fd,&Opt);cfsetispeed(&Opt,B19200);cfsetospeed(&Opt,B19200);tcsetattr(fd,TCANOW,&Opt);/*設(shè)置為19200Bps*/?校驗(yàn)位和停止位的設(shè)置:無(wú)效驗(yàn)8位Option.c_cflag&=?PARENB;Option.c_cflag&=?CSTOPB;Option.c_cflag&=?CSIZE;Option.ccflag1=?CS8;奇效驗(yàn)(Odd)7位Option.c_cflag1=?PARENB;Option.c_cflag&=?PARODD;Option.c_cflag&=?CSTOPB;Option.c_cflag&=?CSIZE;Option.ccflag1=~CS7;偶效驗(yàn)(Even)7位Option.c_cflag&=?PARENB;Option.c_cflag1=~PARODD;Option.c_cflag&=?CSTOPB;Option.c_cflag&=?CSIZE;Option.ccflag1=~CS7;Space效驗(yàn)7位Option.c_cflag&=?PARENB;Option.c_cflag&=?CSTOPB;Option.c_cflag&=&~CSIZE;Option.ccflag1=CS8;?設(shè)置停止位：1位：options.ccflag&=?CSTOPB;2位：options.ccflag1=CSTOPB;注意：如果不是開(kāi)發(fā)終端之類的，只是串口傳輸數(shù)據(jù)，而不需要串口來(lái)處理，那么使用原始模式(RawMode)方式來(lái)通訊，設(shè)置方式如下：options.c_lflag&=?(ICANONIECHOIECHOEIISIG);/*Input*/options.c_oflag&=?OPOST; /*Output*/~~A讀寫(xiě)串口設(shè)置好串口之后，讀寫(xiě)串口就很容易了，把串口當(dāng)作文件讀寫(xiě)就可以了。?發(fā)送數(shù)據(jù)：charbuffer[1024];int Length=1024;int nByte;nByte=write(fd,buffer,Length)?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)?？梢允褂貌僮魑募暮瘮?shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)異步讀取，如fentl.或者select等來(lái)操作。charbuff[1024];int Len=1024;intreadByte=read(fd,buff,Len);~~A關(guān)閉串口關(guān)閉串口就是關(guān)閉文件。close(fd);七、實(shí)驗(yàn)步驟1、閱讀理解源碼進(jìn)入exp\basic\03_tty目錄，使用vi編輯器或其他編輯器閱讀理解源代碼。2、編譯應(yīng)用程序運(yùn)行make產(chǎn)生term可執(zhí)行文件[root@zxtroot]#cd/arm2410s/exp/basic/03_tty/[root@zxtO3_tty]#makearmv41-unknown-linux-gccarmv41-unknown-linux-gccarmv41-unknown-linux-gcc[root@zxt03_tty]#ls-c-oterm.oterm.c-o../bi