linux下的串口通信原理及编程实例
概述
一、串口的基本原理
1 串口通讯
串口通讯(Serial Communication)，是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。串口是一种接口标准，它规定了接口的电气标准，没有规定接口插件电缆以及使用的协议。
2 串口通讯的数据格式
一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传输，并且传输一个字符时，总是以“起始位”开始，以“停止位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。
每一个字符的前面都有一位起始位(低电平)，字符本身由7位数据位组成，接着字符后面是一位校验位(检验位可以是奇校验、偶校验或无校验位)，最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定长的空闲位，停止位和空闲位都规定为高电平。实际传输时每一位的信号宽度与波特率有关，波特率越高，宽度越小，在进行传输之前，双方一定要使用同一个波特率设置。
3 通信方式
- 单工通信（
Simplex）
定义：数据只能单向传输，一方固定为发送端，另一方为接收端。
特点：无法反向传输；成本低，适用于单向数据流场景。
示例：交通灯系统（信号灯→车辆/行人）、广播电台→收音机。 - 半双工通信（
Half-Duplex）
定义：数据可双向传输，但同一时间仅允许单向传输，需切换方向。
特点：通过收发切换（如PTT按键）控制方向；存在传输延迟。
示例：对讲机（一方讲话时另一方只能收听）。 - 全双工通信
定义：数据可同时双向传输，无需切换方向。
特点：需独立收发通道（如双绞线）；效率高、无延迟。
示例：电话通话（双方可同时说话和收听）、以太网通信
4 偶校验与奇校验
在标准ASCII码中，其最高位(b7)用作奇偶校验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。奇校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是奇数，若非奇数，则在最高位b7添1；偶校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是偶数，若非偶数，则在最高位b7添1。
5 停止位
停止位是按长度来算的。串行异步通信从计时开始，以单位时间为间隔（一个单位时间就是波特率的倒数），依次接受所规定的数据位和奇偶校验位，并拼装成一个字符的并行字节；此后应接收到规定长度的停止位“1”。所以说，停止位都是“1”，1.5是它的长度，即停止位的高电平保持1.5个单位时间长度。一般来讲，停止位有1，1.5，2个单位时间三种长度。
6 波特率
波特率就是每秒钟传输的数据位数。
波特率的单位是每秒比特数(bps)，常用的单位还有：每秒千比特数Kbps，每秒兆比特数Mbps。串口典型的传输波特率600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps。
二、串口通讯软件设置要点
- 主机与从机：在通讯系统中起主要作用、发布主要命令的称为主机，接受命令的称为从机；
- 连续方式：指主机不需要发布命令，从机就能自动地向主机发送数据；
- 指令方式：指主机向从机发布命令，从机根据指令执行动作，并将结果“应答”给主机的模式；
//串口的操作
//1 open()
/**
O_RDWR 读写方式打开；
O_NOCTTY 不允许进程管理串口（不太理解，一般都选上）；
O_NDELAY 非阻塞（默认为阻塞，打开后也可以使用fcntl()重新设置）
*/
fd = open("/dev/ttySAC1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
//2 write()
n = write(fd, "linux", 5);
//n实际写入字节数；
//3 read()
res = read(fd,buf,len);
//res 读取的字节数；
//4 other
fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY); //非阻塞
fcntl(fd, F_SETFL, 0); // 阻塞
//5 close()
//close(fd);//串口配置
struct termios options; // 串口配置结构体
tcgetattr(fd,&options); //获取当前设置
bzero(&options,sizeof(options));
options.c_cflag |= B115200 | CLOCAL | CREAD; // 设置波特率，本地连接，接收使能
options.c_cflag &= ~CSIZE; //屏蔽数据位
options.c_cflag |= CS8; // 数据位为 8 ，CS7 for 7
options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 一位停止位， 两位停止为 |= CSTOPB
options.c_cflag &= ~PARENB; // 无校验
//options.c_cflag |= PARENB; //有校验
//options.c_cflag &= ~PARODD // 偶校验
//options.c_cflag |= PARODD // 奇校验
options.c_cc[VTIME] = 0; // 等待时间，单位百毫秒 （读）。后有详细说明
options.c_cc[VMIN] = 0; // 最小字节数 （读）。后有详细说明
tcflush(fd, TCIOFLUSH); // TCIFLUSH刷清输入队列。//TCOFLUSH刷清输出队列。 //TCIOFLUSH刷清输入、输出队列。
tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); // TCSANOW立即生效；
TCSADRAIN：Wait until everything has been transmitted；
TCSAFLUSH：Flush input and output buffers and make the change//VTIME 和 VMIN
//VTIME 定义要求等待的零到几百毫秒的值(通常是一个8位的unsigned char变量)。
//VMIN 定义了要求等待的最小字节数, 这个字节数可能是0。
//只有设置为阻塞时这两个参数才有效，仅针对于读操作。
参考
linux下的串口通信原理及编程实例