• Linux应用基础——串口应用编程

    串口应用编程

    基于平台：IMX6ULL PRO开发板

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    串口介绍

    串口（UART）的全称是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，即异步发送和接收。USART无论是在单片机中、嵌入式中都起到了非常重要的作用。并且串口的结构简单、稳定。因此受到大部分人的喜爱。另外，学习过单片机、stm32的都知道串口的作用。即：可以用于调试打印信息、还可外接传感器模块。

    另外应用层设置串口的参数主要有：
    波特率、起始位、数据位、校验位、停止位、行规层（TTY体系内）。

    扩展—— TTY体系

    TTY简介

    Linux中，TTY也许是跟终端有关系的最为混乱的术语。TTY是TeleTYpe的一个老缩写。Teletypes，或者teletypewriters，原来指的是电传打字机，是通过串行线用打印机键盘通过阅读和发送信息的东西，和古老的电报机区别并不是很大。之后，当计算机只能以批处理方式运行时，电传打字机成为唯一能够被使用的“实时”输入/输出设备。最终，电传打字机被键盘和显示器终端所取代，但在终端或TTY接插的地方，操作系统仍然需要一个程序来监视串行端口。一个getty“Get TTY”的处理过程是：一个程序监视物理的TTY/终端接口。对一个虚拟网络控制台（VNC）来说，一个伪装的TTY(Pseudo-TTY，即假冒的TTY，也叫做“PTY”）是等价的终端。当你运行一个xterm(终端仿真程序）或GNOME终端程序时，PTY对虚拟的用户或者如xterm一样的伪终端来说，就像是一个TTY在运行。“Pseudo”的意思是“duplicating in a fake way”（用伪造的方法复制），它相比“virtual”或“emulated”更能真实的说明问题。而在的计算中，它却处于被放弃的阶段。
    tty也是一个Unix命令，用来给出当前终端设备的名称。
    终端是一种字符型设备，它有多种类型，通常使用tty来简称各种类型的终端设备。
    在Linux系统的设备特殊文件目录/dev/下。

    TTY系统框架

    在韦东山的视频教程中给出了这么一个系统框架图
    在这里面当中引用了行规层的概念。
    在这里插入图片描述

    代码部分

    我们都知道串口有波特率、起始位、数据位、校验位、停止位这几位。
    通过Linux应用串口的文章我们可以很好的吧串口编程逮捕编写出来。
    参考链接：https://www.cnblogs.com/feisky/archive/2010/05/21/1740893.html

    基本配置部分

    #include           /*标准输入输出定义*/
#include          /*标准函数库定义*/
#include          /*Unix 标准函数定义*/
#include      
#include       
#include           /*文件控制定义*/
#include         /*POSIX 终端控制定义*/
#include           /*错误号定义*/
/**********主要用来配置波特率、检验位等参数************/
int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)
{
	struct termios newtio,oldtio;
	
	if ( tcgetattr( fd,&oldtio) != 0) { 
		perror("SetupSerial 1");
		return -1;
	}
	
	bzero( &newtio, sizeof( newtio ) );
	newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD; 
	newtio.c_cflag &= ~CSIZE; 

	newtio.c_lflag  &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  /*Input*/
	newtio.c_oflag  &= ~OPOST;   /*Output*/

	switch( nBits )
	{
	case 7:
		newtio.c_cflag |= CS7;
	break;
	case 8:
		newtio.c_cflag |= CS8;
	break;
	}

	switch( nEvent )
	{
	case 'O':
		newtio.c_cflag |= PARENB;
		newtio.c_cflag |= PARODD;
		newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
	break;
	case 'E': 
		newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
		newtio.c_cflag |= PARENB;
		newtio.c_cflag &= ~PARODD;
	break;
	case 'N': 
		newtio.c_cflag &= ~PARENB;
	break;
	}

	switch( nSpeed )
	{
	case 2400:
		cfsetispeed(&newtio, B2400);
		cfsetospeed(&newtio, B2400);
	break;
	case 4800:
		cfsetispeed(&newtio, B4800);
		cfsetospeed(&newtio, B4800);
	break;
	case 9600:
		cfsetispeed(&newtio, B9600);
		cfsetospeed(&newtio, B9600);
	break;
	case 115200:
		cfsetispeed(&newtio, B115200);
		cfsetospeed(&newtio, B115200);
	break;
	default:
		cfsetispeed(&newtio, B9600);
		cfsetospeed(&newtio, B9600);
	break;
	}
	
	if( nStop == 1 )
		newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;
	else if ( nStop == 2 )
		newtio.c_cflag |= CSTOPB;
	
	newtio.c_cc[VMIN]  = 1;  /* 读数据时的最小字节数: 没读到这些数据我就不返回! */
	newtio.c_cc[VTIME] = 0; /* 等待第1个数据的时间: 
	                         * 比如VMIN设为10表示至少读到10个数据才返回,
	                         * 但是没有数据总不能一直等吧? 可以设置VTIME(单位是10秒)
	                         * 假设VTIME=1，表示: 
	                         *    10秒内一个数据都没有的话就返回
	                         *    如果10秒内至少读到了1个字节，那就继续等待，完全读到VMIN个数据再返回
	                         */

	tcflush(fd,TCIFLUSH);
	
	if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0)
	{
		perror("com set error");
		return -1;
	}
	//printf("set done!\n");
	return 0;
}
/**********打开设备节点*************/
int open_port(char *com)
{
	int fd;
	//fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
	fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY);
    if (-1 == fd){
		return(-1);
    }
	
	  if(fcntl(fd, F_SETFL, 0)<0) /* 设置串口为阻塞状态*/
	  {
			printf("fcntl failed!\n");
			return -1;
	  }
  
	  return fd;
}
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	int iRet;
    char c;
	/* 1. open */

	/* 2. setup 
	 * 115200,8N1
	 * RAW mode
	 * return data immediately
	 */

	/* 3. write and read */
	
	if (argc != 2)
	{
		printf("Usage: \n");
		printf("%s \n", argv[0]);
		return -1;
	}

	fd = open_port(argv[1]);
	if (fd < 0)
	{
		printf("open %s err!\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	iRet = set_opt(fd, 115200, 8, 'N', 1);
	if (iRet)
	{
		printf("set port err!\n");
		return -1;
	}
       printf("Enter a char: ");
	while (1)
	{
	scanf("%c", &c);
	/*********每次读写一位数据*************/
		iRet = write(fd, &c, 1);
		iRet = read(fd, &c, 1);
		if (iRet == 0)   //读取到数据的时候
		{
		  printf("get: %02x %c\n", c, c);
        }
		
	}

	return 0;
}



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    GPS模块的应用

    查阅资料我们可以知道GPS模块也是可以通过串口通讯的。
    因此我们这在理简单的运用串口运用GPS模块进行通讯。
    在这里插入图片描述
    这里我们知道对于GPS的串口设置标准。

    GPS模块数据格式

    GPS使用多种标准数据格式，目前最通用的GNSS格式是NMEA0183格式。NMEA0183是最终定位格式，即将二进制定位格式转为统一标准定位格式，与卫星类型无关。这是一套定义接收机输出的标准信息，有几种不同的格式，每种都是独立相关的ASCII格式，逗点隔开数据流，数据流长度从30-100字符不等，通常以每秒间隔持续输出。
    在这里插入图片描述
    其标准格式为：

     $GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，M，<10>，M，<11>，<12>*hh

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    在其$上有多重格式，不同的格式代表的其意义不同：

    GPGGA：单GPS
BDGGA：单北斗
GLGGA：单GLONASS
GNGGA：多星联合定位

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    另外其<1>、<2>、<3> … 代表着不同的意思。
    在这里插入图片描述
    本例程使用GPGGA：单GPS模式，显示前五位的数据。即：时间、纬度、南北半球、经度、东西半球。

    GPS代码

    #include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

/* set_opt(fd,115200,8,'N',1) */
int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)
{
	struct termios newtio,oldtio;
	
	if ( tcgetattr( fd,&oldtio) != 0) { 
		perror("SetupSerial 1");
		return -1;
	}
	
	bzero( &newtio, sizeof( newtio ) );
	newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD; 
	newtio.c_cflag &= ~CSIZE; 

	newtio.c_lflag  &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  /*Input*/
	newtio.c_oflag  &= ~OPOST;   /*Output*/

	switch( nBits )
	{
	case 7:
		newtio.c_cflag |= CS7;
	break;
	case 8:
		newtio.c_cflag |= CS8;
	break;
	}

	switch( nEvent )
	{
	case 'O':
		newtio.c_cflag |= PARENB;
		newtio.c_cflag |= PARODD;
		newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
	break;
	case 'E': 
		newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
		newtio.c_cflag |= PARENB;
		newtio.c_cflag &= ~PARODD;
	break;
	case 'N': 
		newtio.c_cflag &= ~PARENB;
	break;
	}

	switch( nSpeed )
	{
	case 2400:
		cfsetispeed(&newtio, B2400);
		cfsetospeed(&newtio, B2400);
	break;
	case 4800:
		cfsetispeed(&newtio, B4800);
		cfsetospeed(&newtio, B4800);
	break;
	case 9600:
		cfsetispeed(&newtio, B9600);
		cfsetospeed(&newtio, B9600);
	break;
	case 115200:
		cfsetispeed(&newtio, B115200);
		cfsetospeed(&newtio, B115200);
	break;
	default:
		cfsetispeed(&newtio, B9600);
		cfsetospeed(&newtio, B9600);
	break;
	}
	
	if( nStop == 1 )
		newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;
	else if ( nStop == 2 )
		newtio.c_cflag |= CSTOPB;
	
	newtio.c_cc[VMIN]  = 1;  /* 读数据时的最小字节数: 没读到这些数据我就不返回! */
	newtio.c_cc[VTIME] = 0; /* 等待第1个数据的时间: 
	                         * 比如VMIN设为10表示至少读到10个数据才返回,
	                         * 但是没有数据总不能一直等吧? 可以设置VTIME(单位是10秒)
	                         * 假设VTIME=1，表示: 
	                         *    10秒内一个数据都没有的话就返回
	                         *    如果10秒内至少读到了1个字节，那就继续等待，完全读到VMIN个数据再返回
	                         */

	tcflush(fd,TCIFLUSH);
	
	if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0)
	{
		perror("com set error");
		return -1;
	}
	//printf("set done!\n");
	return 0;
}

int open_port(char *com)
{
	int fd;
	//fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);
	fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY);
    if (-1 == fd){
		return(-1);
    }
	
	  if(fcntl(fd, F_SETFL, 0)<0) /* 设置串口为阻塞状态*/
	  {
			printf("fcntl failed!\n");
			return -1;
	  }
  
	  return fd;
}


int read_gps_raw_data(int fd, char *buf)
{
	int i = 0;
	int iRet;
	char c;
	int start = 0;
	
	while (1)
	{
		iRet = read(fd, &c, 1);
		if (iRet == 1)
		{
			if (c == '$')
				start = 1;
			if (start)
			{
				buf[i++] = c;
			}
			if (c == '\n' || c == '\r')
				return 0;
		}
		else
		{
			return -1;
		}
	}
}

/* eg. $GPGGA,082559.00,4005.22599,N,11632.58234,E,1,04,3.08,14.6,M,-5.6,M,,*76" */
int parse_gps_raw_data(char *buf, char *time, char *lat, char *ns, char *lng, char *ew)
{
	char tmp[10];
	
	if (buf[0] != '$')
		return -1;
	else if (strncmp(buf+3, "GGA", 3) != 0)
		return -1;
	else if (strstr(buf, ",,,,,"))
	{
		printf("Place the GPS to open area\n");
		return -1;
	}
	else {
		//printf("raw data: %s\n", buf);
		sscanf(buf, "%[^,],%[^,],%[^,],%[^,],%[^,],%[^,]", tmp, time, lat, ns, lng, ew);
		return 0;
	}
}


/*
 * ./serial_send_recv 
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	int iRet;
	char c;
	char buf[1000];
	char time[100];
	char Lat[100]; 
	char ns[100]; 
	char Lng[100]; 
	char ew[100];

	float fLat, fLng;

	/* 1. open */

	/* 2. setup 
	 * 115200,8N1
	 * RAW mode
	 * return data immediately
	 */

	/* 3. write and read */
	
	if (argc != 2)
	{
		printf("Usage: \n");
		printf("%s \n", argv[0]);
		return -1;
	}

	fd = open_port(argv[1]);
	if (fd < 0)
	{
		printf("open %s err!\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	iRet = set_opt(fd, 9600, 8, 'N', 1);
	if (iRet)
	{
		printf("set port err!\n");
		return -1;
	}

	while (1)
	{
		/* eg. $GPGGA,082559.00,4005.22599,N,11632.58234,E,1,04,3.08,14.6,M,-5.6,M,,*76"*/
		/* read line */
		iRet = read_gps_raw_data(fd, buf);
		
		/* parse line */
		if (iRet == 0)
		{
			iRet = parse_gps_raw_data(buf, time, Lat, ns, Lng, ew);
		}
		
		/* printf */
		if (iRet == 0)
		{
			printf("Time : %s\n", time);
			printf("ns   : %s\n", ns);
			printf("ew   : %s\n", ew);
			printf("Lat  : %s\n", Lat);
			printf("Lng  : %s\n", Lng);

			/* 纬度格式: ddmm.mmmm */
			sscanf(Lat+2, "%f", &fLat);
			fLat = fLat / 60;
			fLat += (Lat[0] - '0')*10 + (Lat[1] - '0');

			/* 经度格式: dddmm.mmmm */
			sscanf(Lng+3, "%f", &fLng);
			fLng = fLng / 60;
			fLng += (Lng[0] - '0')*100 + (Lng[1] - '0')*10 + (Lng[2] - '0');
			printf("Lng,Lat: %.06f,%.06f\n", fLng, fLat);
		}
	}

	return 0;
}



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