实验:Linux下多路复用式串口操作

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    1.实验目的

    通过编写多路复用式串口读写,进一步理解多路复用函数的用法,同时更加熟练地掌握Linux设备文件的读写方法。

    2.实验内容

    本实验中,实现两台机器(宿主机和目标板)之间的串口通信,而且每台机器均可以发送数据和接收数据。 除了串口设备名称不同(宿主机上使用串口1:/dev/ttyS0,而在目标板上使用串口2:/dev/ttyS1),两台机器上的程序基本相同。

    首先,程序打开串口设备文件并进行相关配置,调用select()函数,使它等待从标准输入(终端)文件中的输入数据及从串口设备的输入数据。如果有标准输入文件上的数据,则写入到串口,使对方读取。如果有串口设备上的输入数据,则将数据写入到普通文件中。

    3.实验步骤

    (1)画出流程图。图2.6所示为程序流程图,两台机器上的程序使用同样的流程图。


图2.6 宿主机/目标板程序的流程图

    (2)编写代码。编写宿主机和目标板上的代码,在这些程序中用到的open_port()和set_com_config()函数请参照后续章节所述,这里只列出宿主机上的代码。

    /* com_host.c */
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <errno.h>
    #include "uart_api.h"

    int main(void)
    {
        int fds[SEL_FILE_NUM], recv_fd, maxfd;
        char buff[BUFFER_SIZE];
        fd_set inset,tmp_inset;
        struct timeval tv;
        unsigned loop = 1;
        int res, real_read, i;
        /* 将从串口读取的数据写入到这个文件中 */
        if ((recv_fd = open(RECV_FILE_NAME, O_CREAT|O_WRONLY, 0644)) < 0)
        {
            perror("open");
            return 1;
        }

        fds[0] = STDIN_FILENO; /* 标准输入 */
        if ((fds[1] = open_port(HOST_COM_PORT)) < 0) /* 打开串口 */
        {
            perror("open_port");
            return 1;
        }

        if (set_com_config(fds[1], 115200, 8, 'N', 1) < 0) /* 配置串口 */
        {
            perror("set_com_config");
            return 1;
        }

        FD_ZERO(&inset);
        FD_SET(fds[0], &inset);
        FD_SET(fds[1], &inset);
        maxfd = (fds[0] > fds[1])?fds[0]:fds[1];
        tv.tv_sec = TIME_DELAY;
        tv.tv_usec = 0;
        printf("Input some words(enter 'quit' to exit):\n");
        while (loop && (FD_ISSET(fds[0], &inset) || FD_ISSET(fds[1], &inset)))
        {
            tmp_inset = inset;
            res = select(maxfd + 1, &tmp_inset, NULL, NULL, &tv);
            switch(res)
            {
                case -1: /* 错误 */
                {
                    perror("select");
                    loop = 0;
                }
                break;

                case 0: /* 超时 */
                {
                    perror("select time out");
                    loop = 0;
                }
                break;

                default:
                {
                    for (i = 0; i < SEL_FILE_NUM; i++)
                    {
                        if (FD_ISSET(fds[i], &tmp_inset))
                        {
                            memset(buff, 0, BUFFER_SIZE);
                            /* 读取标准输入或者串口设备文件 */
                            real_read = read(fds[i], buff, BUFFER_SIZE);
                            if ((real_read < 0) && (errno != EAGAIN))
                            {
                                loop = 0;
                            }
                            else if (!real_read)
                            {
                                close(fds[i]);
                                FD_CLR(fds[i], &inset);
                            }
                            else
                            {
                                buff[real_read] = '\0';
                                if (i == 0)
                                { /* 将从终端读取的数据写入到串口 */
                                    write(fds[1], buff, strlen(buff));
                                    printf("Input some words
                                    (enter 'quit' to exit):\n");
                                }
                                else if (i == 1)
                                { /* 将从串口读取的数据写入到普通文件中 */
                                    write(recv_fd, buff, real_read);
                                }
                                if (strncmp(buff, "quit", 4) == 0)
                                { /* 如果读取为quit则退出 */
                                    loop = 0;
                                }
                            }
                        } /* end of if FD_ISSET */
                    } /* for i */
                }
            } /* end of switch */
        } /* end of while */
        close(recv_fd);
        return 0;
    }

    (3)接下来,将目标板的串口程序交叉编译,再将宿主机的串口程序在PC上编译。

    (4)连接PC的串口1和开发板的串口2,然后将目标板串口程序下载到开发板上,分别在两台机器上运行串口程序。

    4.实验结果

    宿主机上的运行结果如下所示:

    $ ./com_host
    Input some words(enter 'quit' to exit):
    Hello, Target!
    Input some words(enter 'quit' to exit):
    I'm host program!
    Input some words(enter 'quit' to exit):
    Byebye!
    Input some words(enter 'quit' to exit):
    quit /* 这个输入使双方的程序都结束 */

    从串口读取的数据(即目标板中发送过来的数据)写入到同目录下的recv.dat文件中。

    $ cat recv.dat
    Hello, Host!
    I'm target program!
    Byebye!

    目标板上的运行结果如下所示:

    $ ./com_target
    Input some words(enter 'quit' to exit):
    Hello, Host!
    Input some words(enter 'quit' to exit):
    I'm target program!
    Input some words(enter 'quit' to exit):
    Byebye!

    与宿主机上的代码相同,从串口读取的数据(即目标板中发送过来的数据)写入到同目录下的recv.dat文件中。

    $ cat recv.dat
    Hello, Target!
    I'm host program!
    Byebye!
    Quit

    请读者用poll()函数实现具有以上功能的代码。

    本文选自华清远见嵌入式培训教材《从实践中学嵌入式Linux应用程序开发》

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