C语言串口编程常用源程序及校验模拟介绍

在嵌入式系统开发和计算机网络通信领域，串口编程是一种常见的技术手段，主要用于设备之间的串行通信。串口（Serial Port）通常指的是计算机上的RS-232接口，它是一个标准的硬件接口用于串行数据传输。C语言由于其接近硬件操作的特性，成为进行串口编程的首选语言。本篇将详细介绍串口编程中一些常用的C语言源程序，包括它们的实现原理和应用场景。 ### 1. 串口初始化 在进行串口通信之前，必须对串口进行初始化。初始化包括设置串口的工作模式，如波特率、数据位、停止位和校验位等。在C语言中，这通常涉及到对特定的寄存器进行设置。 ```c void InitSerialPort(int baudrate) { struct termios tty; int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd < 0) { perror("open_port: Unable to open /dev/ttyS0 - "); return; } tcgetattr(fd, &tty); // 获取当前串口属性 cfsetispeed(&tty, B9600); // 设置输入波特率 cfsetospeed(&tty, B9600); // 设置输出波特率 tty.c_cflag &= ~PARENB; // 无校验位 tty.c_cflag &= ~CSTOPB; // 停止位为1 tty.c_cflag &= ~CSIZE; // 屏蔽其他数据位标志 tty.c_cflag |= CS8; // 数据位为8 tty.c_cflag &= ~CRTSCTS; // 禁用硬件流控制 tty.c_cflag |= CREAD | CLOCAL; // 启用接收器，忽略调制解调器控制线 tty.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); // 关闭规范模式和回显功能 tty.c_oflag &= ~OPOST; // 原始输出 tty.c_cc[VTIME] = 10; // 等待数据的超时时间（十分之一秒） tty.c_cc[VMIN] = 0; // 最小接收字符数为0 tcsetattr(fd, TCSANOW, &tty); // 设置串口属性 close(fd); } ``` ### 2. 数据发送 发送数据是串口编程的另一个重要部分。在Linux环境下，可以使用write函数向串口文件描述符写入数据。 ```c int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd < 0) { perror("open_port: Unable to open /dev/ttyS0 - "); return; } char *message = "Hello, Serial Port!"; write(fd, message, strlen(message)); close(fd); ``` ### 3. 数据接收 与数据发送相对应的是数据接收。通常使用read函数从串口读取数据。 ```c int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd < 0) { perror("open_port: Unable to open /dev/ttyS0 - "); return; } char buffer[1024]; int n = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); if (n < 0) { perror("read_port: read failed"); } else { printf("Received: %s", buffer); } close(fd); ``` ### 4. 校验及程序模拟 校验是在串口通信中保证数据正确性的常用手段。常见的校验方法有奇偶校验、循环冗余校验（CRC）等。模拟校验的程序主要目的是在发送端进行数据编码，在接收端进行数据解码，并比对来验证数据的正确性。 ```c // 假设使用简单的奇偶校验位作为例子 void generateParityBit(char data) { int parity = 0; for (int i = 0; i < 8; ++i) { if ((data & (1 << i)) != 0) { parity ^= 1; } } return parity; } // 发送端 void sendWithParity(char data, int fd) { int parity = generateParityBit(data); char buffer[2]; buffer[0] = data; buffer[1] = parity; write(fd, buffer, 2); } // 接收端 int receiveWithParity(int fd) { char buffer[2]; read(fd, buffer, 2); int parityReceived = buffer[1]; int parityCalculated = generateParityBit(buffer[0]); if (parityReceived == parityCalculated) { return buffer[0]; // 校验成功，返回数据 } return -1; // 校验失败，返回错误码 } ``` ### 5. 异常处理 在串口编程过程中，经常需要处理各种异常情况，比如读写超时、数据丢失或硬件故障。在C语言中，这通常需要依赖操作系统提供的异常处理机制。 ```c int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd < 0) { perror("open_port: Unable to open /dev/ttyS0 - "); return; } struct timeval tv; fd_set readfds; // 设置超时时间 tv.tv_sec = 1; tv.tv_usec = 0; FD_ZERO(&readfds); FD_SET(fd, &readfds); // select函数等待数据到达或超时 if (select(fd+1, &readfds, NULL, NULL, &tv) > 0) { if (FD_ISSET(fd, &readfds)) { // 数据到达，进行读取处理 char buffer[1024]; int n = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 处理接收到的数据 } } else { // 超时处理 printf("No data within 1 second.\n"); } close(fd); ``` 在以上提供的代码中，我们可以看到串口初始化、数据发送接收、校验及异常处理等在串口编程中非常重要的环节，以及相关的C语言实现。串口编程的源程序通常需要根据实际的硬件和需求进行调整。需要注意的是，上述代码仅为示例，并没有包含所有的错误处理逻辑和优化，实际使用时可能需要增加更多的边界条件判断和异常处理。