总览

不幸的是，在Linux中使用串行端口并不是世界上最简单的事情。在处理termios.h标头时，存在许多复杂的设置，这些设置隐藏在价值多个字节的位域中。该页面试图帮助解释这些设置，并向您展示如何在Linux中正确配置串行端口。

一切都是文件

在典型的UNIX风格中，串行端口由操作系统中的文件表示。这些文件通常会弹出/dev/，并以name开头tty*。

常用名称是：

• /dev/ttyACM0-ACM代表USB总线上的ACM调制解调器。Arduino UNO（及类似名称）将使用此名称显示。
• /dev/ttyPS0 -运行基于Yocto的Linux构建的Xilinx Zynq FPGA将使用此名称作为Getty连接到的默认串行端口。
• /dev/ttyS0-标准COM端口将具有此名称。如今，由于较新的台式机和笔记本电脑没有实际的COM端口，这些情况已经不太普遍了。
• /dev/ttyUSB0 -大多数USB到串行电缆将使用这样的文件显示。
• /dev/pts/0-伪终端。这些可以通过生成socat。
  Linux和连接的Arduino的/dev/目录的列表。 Arduino串行端口显示为/dev/ttyACMO0。
  Linux和连接的Arduino的/dev/目录的列表。Arduino串行端口显示为/dev/ttyACMO0。

要写入串行端口，请写入文件。要从串行端口读取，请从文件读取。当然，这允许您发送/接收数据，但是如何设置串行端口参数，例如波特率，奇偶校验等？这是通过特殊tty配置设置的struct。

C语言的基本设置

• 注意
  此代码也适用于C ++。
  首先，我们要包括一些内容：

// C library headers
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// Linux headers
#include <fcntl.h> // Contains file controls like O_RDWR
#include <errno.h> // Error integer and strerror() function
#include <termios.h> // Contains POSIX terminal control definitions
#include <unistd.h> // write(), read(), close()
然后，我们要打开串行端口设备（在下方显示为文件/dev/），保存由返回的文件描述符open()：

int serial_port = open("/dev/ttyUSB0", O_RDWR);

# Check for errors
if (serial_port < 0) {
    printf("Error %i from open: %s\n", errno, strerror(errno));
}

一个你可能会看到这里的常见错误是errno = 2，和strerror(errno)回报No such file or directory。确保您具有正确的设备路径，并且该设备存在！

您可能会在这里遇到的另一个常见错误errno = 13是Permission denied。这通常是因为当前用户不属于拨出组。使用以下命令将当前用户添加到拨出组：

$ sudo adduser $USER dialout

这些组更改生效之前，您必须先注销然后重新登录。
在这一点上，我们可以从技术上对串行端口进行读写，但是由于默认配置设置不是为串行端口设计的，因此它可能无法工作。因此，现在我们将正确设置配置。
修改任何配置值时，最佳做法是仅修改您感兴趣的位，而保留该字段的所有其他位。这就是为什么你会看到使用下面&=或者|=，从来没有&或|设置位时。

配置设置

我们需要访问该termios结构才能配置串行端口。我们将创建一个新termios结构，然后使用写入串行端口的现有配置tcgetattr()，然后根据需要修改参数并使用保存设置tcsetattr()。

// Create new termios struc, we call it 'tty' for convention
// No need for "= {0}" at the end as we'll immediately write the existing
// config to this struct
struct termios tty;

// Read in existing settings, and handle any error
if(tcgetattr(serial_port, &tty) != 0) {
    printf("Error %i from tcgetattr: %s\n", errno, strerror(errno));
}

现在，我们可以tty根据需要更改的设置，如以下各节所示。

控制模式（c_cflags）

该结构的c_cflags成员termios包含控制参数字段。

• PARENB（平价）
  如果该位置1，则启用奇偶校验位的生成和检测。大多数串行通信不使用奇偶校验位，因此，如果不确定，请清除该位。

tty.c_cflag &= ~PARENB; // Clear parity bit, disabling parity (most common)
tty.c_cflag |= PARENB;  // Set parity bit, enabling parity

CSTOPB（数字停止位）
如果该位置1，则使用两个停止位。如果清除该位，则仅使用一个停止位。大多数串行通信仅使用一个停止位。

tty.c_cflag &= ~CSTOPB; // Clear stop field, only one stop bit used in communication (most common)
tty.c_cflag |= CSTOPB;  // Set stop field, two stop bits used in communication

每字节位数

该CS字段中设置多少个数据位，每个字节通过串行端口传输。此处最常见的设置是8（CS8）。如果不确定，请绝对使用此端口，在此之前我从未使用过未使用8的串行端口（但它们确实存在）。

tty.c_cflag |= CS5; // 5 bits per byte
tty.c_cflag |= CS6; // 6 bits per byte
tty.c_cflag |= CS7; // 7 bits per byte
tty.c_cflag |= CS8; // 8 bits per byte (most common)

流量控制（CRTSCTS）

如果CRTSCTS设置了该字段，则启用硬件RTS / CTS流控制。这里最常见的设置是禁用它。当应禁用此功能时启用它可能会导致您的串行端口不接收任何数据，因为发送方将无限期地对其进行缓冲，等待您“就绪”。

tty.c_cflag &= ~CRTSCTS; // Disable RTS/CTS hardware flow control (most common)
tty.c_cflag |= CRTSCTS;  // Enable RTS/CTS hardware flow control

CREAD和CLOCAL

设置CLOCAL将禁用调制解调器特定的信号线，例如载波检测。SIGHUP当检测到调制解调器断开连接时，还可以防止控制过程发送信号，这通常是一件好事。设置CLOCAL使我们能够读取数据（我们绝对想要！）。

tty.c_cflag |= CREAD | CLOCAL; // Turn on READ & ignore ctrl lines (CLOCAL = 1)

本地模式（c_lflag）

• 禁用规范模式
  UNIX系统提供输入，的两种基本模式的规范和非规范模式。在规范模式下，当收到换行符时，将处理输入。接收应用程序逐行接收该数据。在处理串行端口时，这通常是不希望的，因此我们通常要禁用规范模式。

通过以下方式禁用了规范模式：

tty.c_lflag &= ~ICANON;

同样，在规范模式下，某些字符（例如退格键）会被特殊对待，并用于编辑当前文本行（擦除）。同样，我们不希望此功能处理原始串行数据，因为它将导致特定字节丢失！

ECHO

如果该位置1，发送的字符将被回显。因为我们禁用了规范模式，所以我认为这些位实际上没有任何作用，但是以防万一，以防万一！

tty.c_lflag &= ~ECHO; // Disable echo
tty.c_lflag &= ~ECHOE; // Disable erasure
tty.c_lflag &= ~ECHONL; // Disable new-line echo

禁用信号字符

当该ISIG位置1时INTR，QUIT和会SUSP被解释。我们不希望使用串行端口，因此请清除以下位：

tty.c_lflag &= ~ISIG; // Disable interpretation of INTR, QUIT and SUSP

输入模式（c_iflag）

该结构的c_iflag成员termios包含用于输入处理的低级设置。所述c_iflag构件是一个int。

软件流控制（IXOFF，IXON，IXANY）

结算IXOFF，IXON并IXANY禁用软件流控制，这是我们不想要的：

tty.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); // Turn off s/w flow ctrl

禁用接收时字节的特殊处理

清除以下所有位将禁用对字节的任何特殊处理，因为这些字节在被串行端口接收并传递给应用程序之前。我们只想要原始数据，谢谢！

tty.c_iflag &= ~(IGNBRK|BRKINT|PARMRK|ISTRIP|INLCR|IGNCR|ICRNL); // Disable any special handling of received bytes

输出模式（c_oflag）

结构的c_oflag成员termios包含用于输出处理的低级设置。配置串行端口时，我们要禁用对输出字符/字节的任何特殊处理，因此请执行以下操作：

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
// tty.c_oflag &= ~OXTABS; // Prevent conversion of tabs to spaces (NOT PRESENT IN LINUX)
// tty.c_oflag &= ~ONOEOT; // Prevent removal of C-d chars (0x004) in output (NOT PRESENT IN LINUX)

双方OXTABS并ONOEOT没有在Linux的定义。但是Linux确实具有XTABS似乎相关的领域。为Linux编译时，我只排除了这两个字段，并且串行端口仍然可以正常工作。

VMIN和VTIME（c_cc）

VMIN对于试图在Linux中配置串行端口的许多程序员来说，这VTIME是一个混乱的根源。

需要注意的重要一点是，VTIME根据内容的不同，含义也有所不同VMIN。当VMIN为0时，VTIME指定从read（）调用开始的超时。但是当VMIN>> 0时，VTIME指定从第一个接收到的字符开始的超时时间。

让我们探索不同的组合：

• VMIN = 0，VTIME = 0：无阻塞，立即返回可用值
• VMIN> 0，VTIME = 0：这将read()始终等待字节（确切地由决定多少个字节VMIN），因此read()可以无限期地阻塞。
• VMIN = 0，VTIME> 0：这是对最大超时（由给出VTIME）的任何数字字符的阻塞读取。read()将阻塞直到有大量数据可用或发生超时为止。这恰好是我最喜欢的模式（也是我最常使用的模式）。
• VMIN> 0，VTIME> 0：阻塞直到VMIN接收到任何字符或VTIME第一个字符过去。请注意，VTIME直到收到第一个字符，超时才会开始。
• VMIN和VTIME都定义为type cc_t，我一直看到它是unsigned char（1个字节）的别名。这使VMIN字符数的上限为255，最大超时为25.5秒（255分秒）。

“一旦收到任何数据，立即返回”并不意味着您一次只能得到1个字节。根据操作系统延迟，串行端口速度，硬件缓冲区以及您无法直接控制的许多其他因素，您可能会收到任意数量的字节。

例如，如果我们要等待最多1秒的时间，一旦收到任何数据就返回，我们可以使用：

tty.c_cc[VTIME] = 10;    // Wait for up to 1s (10 deciseconds), returning as soon as any data is received.
tty.c_cc[VMIN] = 0;

波特率

而不是使用位字段与所有其他设置，串口波特率是通过调用函数集cfsetispeed()和cfsetospeed()，传递的一个指针tty结构和enum：

// Set in/out baud rate to be 9600
cfsetispeed(&tty, B9600);
cfsetospeed(&tty, B9600);

如果要保持UNIX兼容，则必须从以下一项中选择波特率：

B0,  B50,  B75,  B110,  B134,  B150,  B200, B300, B600, B1200, B1800, B2400, B4800, B9600, B19200, B38400, B57600, B115200, B230400, B460800

如果使用GNU C库进行编译，则可以放弃这些枚举，而直接指定整数波特率，例如：

// Specifying a custom baud rate when using GNU C
cfsetispeed(&tty, 104560);
cfsetospeed(&tty, 104560);

并非所有硬件都支持所有波特率，因此如果可以选择的话，最好坚持使用上述标准BXXX速率之一。如果您不知道波特率是多少，并且尝试与第三方系统通信，请尝试B9600，然后B57600再尝试，B115200因为它们是最常用的速率。

• 有关Linux串行端口代码示例，请参见https://github.com/gbmhunter/CppLinuxSerial。

保存termios

更改这些设置后，我们可以使用以下命令保存ttytermios结构tcsetattr()：

// Save tty settings, also checking for error
if (tcsetattr(serial_port, TCSANOW, &tty) != 0) {
    printf("Error %i from tcsetattr: %s\n", errno, strerror(errno));
}

读写

现在我们已经打开并配置了串行端口，我们可以对其进行读写了！

• 写入
  通过该write()功能完成对Linux串行端口的写入。我们使用serial_port从open()上面的调用返回的文件描述符。

unsigned char msg[] = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\r' };
write(serial_port, "Hello, world!", sizeof(msg));

读取

通过该read()功能进行读取。您必须为Linux提供缓冲区以将数据写入其中。

// Allocate memory for read buffer, set size according to your needs
char read_buf [256];

// Read bytes. The behaviour of read() (e.g. does it block?,
// how long does it block for?) depends on the configuration
// settings above, specifically VMIN and VTIME
int n = read(serial_port, &read_buf, sizeof(read_buf));

// n is the number of bytes read. n may be 0 if no bytes were received, and can also be negative to signal an error.

关闭串口

这很简单：

close(serial_port)

完整的例子

// C library headers
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// Linux headers
#include <fcntl.h> // Contains file controls like O_RDWR
#include <errno.h> // Error integer and strerror() function
#include <termios.h> // Contains POSIX terminal control definitions
#include <unistd.h> // write(), read(), close()

// Open the serial port. Change device path as needed (currently set to an standard FTDI USB-UART cable type device)
int serial_port = open("/dev/ttyUSB0", O_RDWR);

// Create new termios struc, we call it 'tty' for convention
struct termios tty;

// Read in existing settings, and handle any error
if(tcgetattr(serial_port, &tty) != 0) {
    printf("Error %i from tcgetattr: %s\n", errno, strerror(errno));
}

tty.c_cflag &= ~PARENB; // Clear parity bit, disabling parity (most common)
tty.c_cflag &= ~CSTOPB; // Clear stop field, only one stop bit used in communication (most common)
tty.c_cflag |= CS8; // 8 bits per byte (most common)
tty.c_cflag &= ~CRTSCTS; // Disable RTS/CTS hardware flow control (most common)
tty.c_cflag |= CREAD | CLOCAL; // Turn on READ & ignore ctrl lines (CLOCAL = 1)

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 &= ~(IGNBRK|BRKINT|PARMRK|ISTRIP|INLCR|IGNCR|ICRNL); // Disable any special handling of received bytes

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
// tty.c_oflag &= ~OXTABS; // Prevent conversion of tabs to spaces (NOT PRESENT ON LINUX)
// tty.c_oflag &= ~ONOEOT; // Prevent removal of C-d chars (0x004) in output (NOT PRESENT ON LINUX)

tty.c_cc[VTIME] = 10;    // Wait for up to 1s (10 deciseconds), returning as soon as any data is received.
tty.c_cc[VMIN] = 0;

// Set in/out baud rate to be 9600
cfsetispeed(&tty, B9600);
cfsetospeed(&tty, B9600);

// Save tty settings, also checking for error
if (tcsetattr(serial_port, TCSANOW, &tty) != 0) {
    printf("Error %i from tcsetattr: %s\n", errno, strerror(errno));
}

// Write to serial port
unsigned char msg[] = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\r' };
write(serial_port, "Hello, world!", sizeof(msg));

// Allocate memory for read buffer, set size according to your needs
char read_buf [256];

// Normally you wouldn't do this memset() call, but since we will just receive
// ASCII data for this example, we'll set everything to 0 so we can
// call printf() easily.
memset(&read_buf, '\0', sizeof(read_buf);

// Read bytes. The behaviour of read() (e.g. does it block?,
// how long does it block for?) depends on the configuration
// settings above, specifically VMIN and VTIME
int num_bytes = read(serial_port, &read_buf, sizeof(read_buf));

// n is the number of bytes read. n may be 0 if no bytes were received, and can also be -1 to signal an error.
if (num_bytes < 0) {
    printf("Error reading: %s", strerror(errno));
}

// Here we assume we received ASCII data, but you might be sending raw bytes (in that case, don't try and
// print it to the screen like this!)
printf("Read %i bytes. Received message: %s", num_bytes, read_buf);

close(serial_port)

getty的问题

如果getty试图管理tty要与之进行串行通信的同一设备，它可能会引起串行通信问题。

停止getty：

getty很难停止，因为默认情况下，如果您尝试杀死进程，那么新进程将立即启动。

这些说明适用于旧版本的Linux和/或嵌入式Linux。

加载/etc/inittab您喜欢的文本编辑器。
注释掉涉及getty到您的tty设备的所有行。
保存并关闭文件。
运行命令~$ init q以重新加载/etc/inittab文件。
终止设备上所有正在运行的getty进程tty。他们现在应该死了！

进程独立占用

最好尝试同时防止其他进程对串行端口进行读/写操作。
实现此目的的一种方法是使用flock()系统调用：

#include <sys/file.h>

int main() {

    // ... get file descriptor here

    // Acquire non-blocking exclusive lock
    if(flock(fd, LOCK_EX | LOCK_NB) == -1) {
        throw std::runtime_error("Serial port with file descriptor " + 
            std::to_string(fd) + " is already locked by another process.");
    }

    // ... read/write to serial port here
}

例子

有关Linux串行端口代码示例，请参见https://github.com/gbmhunter/CppLinuxSerial（请注意，该库是用C ++而不是C编写的）。

外部资源

有关结构配置参数的官方规范，请参见http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Terminal-Modes.htmltermios。