如何用c语言写串口

如何用C语言写串口
在C语言中操作串口，可以通过打开串口、配置串口参数、读写串口数据、关闭串口等步骤实现。本文将详细介绍这些步骤，帮助你掌握如何用C语言进行串口编程。

一、打开串口

在C语言中，串口是一种特殊的文件，因此可以使用标准的文件操作函数来打开串口设备。常用的方法是使用open()函数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    int serial_port = open("/dev/ttyS0", O_RDWR);
    if (serial_port < 0) {
        perror("Error opening serial port");
        return 1;
    }
    // Your code here
    close(serial_port);
    return 0;
}

在上面的代码中，/dev/ttyS0是串口设备文件的路径，O_RDWR表示以读写模式打开。如果打开失败，open()函数会返回一个负值，此时需要通过perror()函数打印错误信息。

二、配置串口参数

配置串口参数包括设置波特率、数据位、停止位、校验位等。可以使用termios结构体和相关函数进行配置。

#include <termios.h>
#include <errno.h>
void configure_serial_port(int serial_port) {
    struct termios tty;
    if (tcgetattr(serial_port, &tty) != 0) {
        perror("Error from tcgetattr");
        exit(1);
    }
    // Set Baud Rate
    cfsetospeed(&tty, B9600);
    cfsetispeed(&tty, B9600);
    // Setting other Port Stuff
    tty.c_cflag &= ~PARENB; // Make 8n1
    tty.c_cflag &= ~CSTOPB;
    tty.c_cflag &= ~CSIZE;
    tty.c_cflag |= CS8;
    tty.c_cflag &= ~CRTSCTS; // No flow control
    tty.c_cflag |= CREAD | CLOCAL; // Turn on READ & ignore ctrl lines
    tty.c_lflag &= ~ICANON;
    tty.c_lflag &= ~ECHO; // Disable echo
    tty.c_lflag &= ~ECHOE; // Disable erasure
    tty.c_lflag &= ~ECHONL; // Disable new-line echo
    tty.c_lflag &= ~ISIG; // Disable interpretation of INTR, QUIT and SUSP
    tty.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); // Turn off s/w flow ctrl
    tty.c_iflag &= ~(ICRNL | INLCR); // Disable CR-to-NL mapping
    tty.c_oflag &= ~OPOST; // Prevent special interpretation of output bytes (e.g. newline chars)
    tty.c_oflag &= ~ONLCR; // Prevent conversion of newline to carriage return/line feed
    // Set read timeout
    tty.c_cc[VTIME] = 10; // Wait for up to 1s, returning as soon as any data is received
    tty.c_cc[VMIN] = 0;
    if (tcsetattr(serial_port, TCSANOW, &tty) != 0) {
        perror("Error from tcsetattr");
        exit(1);
    }
}

在上面的代码中，cfsetospeed和cfsetispeed用来设置输入和输出的波特率，B9600表示9600波特率。tty.c_cflag配置数据位、校验位和停止位等参数。tcgetattr和tcsetattr分别用于获取和设置终端属性。

三、读写串口数据

使用read()和write()函数可以实现从串口读取和写入数据。

void read_from_serial_port(int serial_port) {
    char read_buf[256];
    int num_bytes = read(serial_port, read_buf, sizeof(read_buf));
    if (num_bytes < 0) {
        perror("Error reading from serial port");
        exit(1);
    }
    printf("Read %d bytes. Received message: %sn", num_bytes, read_buf);
}
void write_to_serial_port(int serial_port, const char *msg) {
    int num_bytes = write(serial_port, msg, strlen(msg));
    if (num_bytes < 0) {
        perror("Error writing to serial port");
        exit(1);
    }
    printf("Wrote %d bytesn", num_bytes);
}

在上面的代码中，read()函数从串口读取数据并存储到缓冲区read_buf中，write()函数将消息写入串口。

四、关闭串口

在完成串口操作后，记得使用close()函数关闭串口设备。

int main() {
    int serial_port = open("/dev/ttyS0", O_RDWR);
    if (serial_port < 0) {
        perror("Error opening serial port");
        return 1;
    }
    configure_serial_port(serial_port);
    write_to_serial_port(serial_port, "Hello, Serial Port!");
    read_from_serial_port(serial_port);
    close(serial_port);
    return 0;
}

五、错误处理和调试

在实际的串口编程中，错误处理和调试是非常重要的。需要注意以下几点：

检查返回值：open(), tcgetattr(), tcsetattr(), read()和write()等函数的返回值应及时检查，以捕捉可能的错误。
使用日志：在开发和调试过程中，可以使用日志记录串口操作的详细信息，帮助发现问题。
设置超时：在读取数据时，可以设置超时参数，以避免程序在等待数据时无限期阻塞。

六、多线程编程

在某些应用场景下，可能需要同时进行串口数据的读写操作。这时，可以使用多线程编程技术来实现。

#include <pthread.h>
void *read_thread(void *arg) {
    int serial_port = *(int *)arg;
    while (1) {
        read_from_serial_port(serial_port);
        sleep(1); // Adjust sleep time as needed
    }
    return NULL;
}
void *write_thread(void *arg) {
    int serial_port = *(int *)arg;
    while (1) {
        write_to_serial_port(serial_port, "Periodic Message");
        sleep(5); // Adjust sleep time as needed
    }
    return NULL;
}
int main() {
    int serial_port = open("/dev/ttyS0", O_RDWR);
    if (serial_port < 0) {
        perror("Error opening serial port");
        return 1;
    }
    configure_serial_port(serial_port);
    pthread_t read_tid, write_tid;
    pthread_create(&read_tid, NULL, read_thread, &serial_port);
    pthread_create(&write_tid, NULL, write_thread, &serial_port);
    pthread_join(read_tid, NULL);
    pthread_join(write_tid, NULL);
    close(serial_port);
    return 0;
}

在上面的代码中，pthread_create()函数用来创建读写线程，pthread_join()函数用来等待线程结束。

七、跨平台支持

由于不同操作系统对串口的支持不同，因此在编写跨平台的串口程序时，需要注意以下几点：

设备文件路径：在Unix/Linux系统中，串口设备文件通常位于/dev目录下，而在Windows系统中，串口设备通常表示为COM1, COM2等。
API差异：不同操作系统提供的API可能存在差异，因此需要使用预处理指令进行条件编译。

八、使用第三方库

除了直接使用系统调用操作串口，还可以使用第三方库进行串口编程。例如，libserialport是一个跨平台的串口库，提供了简单易用的API。

#include <libserialport.h>
int main() {
    struct sp_port *port;
    sp_get_port_by_name("/dev/ttyS0", &port);
    sp_open(port, SP_MODE_READ_WRITE);
    sp_set_baudrate(port, 9600);
    char *msg = "Hello, libserialport!";
    sp_blocking_write(port, msg, strlen(msg), 1000);
    char read_buf[256];
    sp_blocking_read(port, read_buf, sizeof(read_buf), 1000);
    printf("Received message: %sn", read_buf);
    sp_close(port);
    sp_free_port(port);
    return 0;
}

九、项目管理系统推荐

在进行串口编程项目管理时，可以使用研发项目管理系统PingCode和通用项目管理软件Worktile。这两个系统可以帮助你高效管理项目进度、任务分配和代码版本控制。

十、总结

本文详细介绍了如何用C语言进行串口编程，包括打开串口、配置串口参数、读写串口数据、关闭串口、错误处理和调试、多线程编程、跨平台支持以及使用第三方库等方面的内容。希望通过本文的介绍，能够帮助你掌握C语言串口编程的基本方法和技巧。