Linux下ARM 和單片機(jī)的串口通信設(shè)計(jì)

　 ??0 引言

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中由于單片機(jī)側(cè)重于控制，數(shù)據(jù)處理能力較弱，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理比較繁瑣，如果通過串口與上位機(jī)通信，利用上位機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和友好的控制界面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示則可以提高設(shè)計(jì)效率。串口通信以其簡(jiǎn)單的硬件連接，成熟的通信協(xié)議，成為上下位機(jī)之間通信的首選。移植了Linux 操作系統(tǒng)的s3c2440 可以在Linux 環(huán)境下操作串口，降低了串口操作的難度，可以使開發(fā)者集中精力開發(fā)大規(guī)模的應(yīng)用程序，而不必在操作底層設(shè)計(jì)上耗費(fèi)時(shí)間。

　　1 硬件連接

　　s3c2440 是三星公司生產(chǎn)的基于ARM9 核的處理器，采用3.3 V 電壓供電； C8051Fxxx 系列單片機(jī)是美國CYGNAL 公司推出的與8051 兼容的高性能高速單片機(jī)，采用3.3 V 電壓供電。兩者供電電壓相同，所以進(jìn)行串行口通信時(shí)不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。硬件連接采用最常用的TXD，RXD，GND 三線連接方式。注意采用交叉連接方式，即TXD?RXD，RXD?TXD.

　　2 Linux 下串口通信

　　2.1 Linux 下串口設(shè)備描述

　　s3c2440 上移植了Linux 2.6.32 操作系統(tǒng)，加載了s3c2440 的串口驅(qū)動(dòng)程序，通過Linux 提供的串口操作函數(shù)和文件操作函數(shù)把對(duì)串口的操作等同于文件操作，降低了串口的操作難度，提高了效率。在程序中設(shè)備和文件都是通過文件描述符來操作的，文件描述符在Linux 內(nèi)核中是一個(gè)非負(fù)整數(shù)。Linux 設(shè)備文件都存放在“/dev”目錄下，串口也不例外，在/dev 中可以找到串口對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件，本文對(duì)應(yīng)的串口1 的設(shè)備文件路徑是“/dev /ttySAC1”。

　　2.2 Linux 下串口通信程序設(shè)計(jì)

　　串口通信需要設(shè)置一些參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位，輸入輸出方式等。這些參數(shù)都存在于Linux提供的termios 結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)是Linux 系統(tǒng)用于查詢和操作各個(gè)終端的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，定義在頭文件《 ter-mios. h 》 中，如下所示：

　　STruct termios{

　　tcflag_t c_iflag; /* 輸入標(biāo)志* /

　　tcflag_t c_oflag; /* 輸出標(biāo)志* /

　　tcflag_t c_cflag /* 控制標(biāo)志* /

　　tcflag_t c_lflag /* 本地標(biāo)志* /

　　cc_t c_cc［NCCS］; /* 控制特性* /

　　} ;

　　Linux 串口通信步驟可分為以下三步，操作流程如圖1 所示。

　　圖1操作流程

　　第一步： 打開串口

　　調(diào)用open（ ） 函數(shù)打開串口設(shè)備文件，若出錯(cuò)則返回- 1，成功則返回文件句柄。

　　#define UART1 /dev /ttySAC1

　　int fd;

　　fd = open（ “UART1”，O_RDWR） /* 以可讀可寫方式打開串口設(shè)備* /

　　第二步： 設(shè)置串口屬性

　　函數(shù)tcsetattr 可以設(shè)置串口的結(jié)構(gòu)屬性，tcgetatt（ ） 可以得到串口的結(jié)構(gòu)屬性。在termios 結(jié)構(gòu)中，最重要的是c_cflag，用戶通過對(duì)其進(jìn)行賦值可以實(shí)現(xiàn)串口波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)位等參數(shù)的設(shè)置。c_cc 數(shù)組中的兩個(gè)變量VMIN 和VTIME 判斷是否返回輸入，c _cc［VTIME］設(shè)定字節(jié)輸入時(shí)間計(jì)時(shí)器，c _cc［VMIN］設(shè)定滿足讀取功能的最低接收字節(jié)數(shù)。這兩個(gè)變量的值要設(shè)定合理，才能保證串口的通信成功率。

　　int set_attr（ int fd）

　　{

　　struct termios newtio，oldtio;

　　tcgetattr（ fd，&oldtio） ;

　　cfsetispeed（ &newtio，B9600） ; /* 設(shè)置讀波特率為9600* /

　　cfsetospeed（ &newtio，B9600） ; /* 設(shè)置寫波特率為9600* /

　　memset（ &newtio，0

　　， sizeof（ newtio） ）

　　;

　　newtio. c_cflag = CS8 | CREAD; /* 設(shè)置數(shù)據(jù)位為8 位并且使能接收* /

　　newtio. c_cflag & = ~ PARENB; /* 不進(jìn)行奇偶校驗(yàn)* /

　　newtio. c_cflag & = ~ CSTOPB; /* 1 位停止位* /

　　newtio. c_cc［VMIN］= 1; /* 當(dāng)接收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)就讀取* /

　　newtio. c_cc［VTIME］= 0; /* 不使用計(jì)時(shí)器* /

　　tcflush（ fd，TCIOFLUSH） ; /* 刷清輸入輸出緩沖區(qū)* /

　　tcsetattr（ fd，TCSANOW，&newtio） /* 使設(shè)置的終端屬性立即生效* /

　　}

　　第三步： 串口讀寫，串口關(guān)閉

　　設(shè)置完通信參數(shù)后，就可以用標(biāo)準(zhǔn)的文件讀寫命令read（ ） 和write（ ） 操作串口了。最后在退出之前，用close（ ） 函數(shù)關(guān)閉串口。

　　void rd_wr（ ）

　　{

　　write（ fd，wbuf，10） ;

　　usleep（ 500000） ; /* 延時(shí)50 ms 等待下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)* /

　　read（ fd， rbuf，10） ;

　　printf（ “read string is %s ”， rbuf） ;

　　}