第三篇香橙派的外设开发基础（中）

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了第三篇香橙派的外设开发基础（中）— 串口篇。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、OrangePi PC Plus的串口

1.开启OrangePi PC+用于通信的串口

🔖方法一：修改/boot/orangepiEnv.txt

🔖方法二：通过orangepi-config

2.基于wiringPi的串口通信Demo1.c

二、Linux下的串口开发基础

1.Linux下的串口配置

2.Linux串口通信Demo2.c

一、OrangePi PC Plus的串口

根据官方的用户手册所描述，OrangePi PC+可用于设备通信的串口有三个，分别对应的设备文件是：/dev/ttyS1、/dev/ttyS2、/dev/ttyS3，且默认未开启（zero plus据说默认开启，总之测试即可得知）。之前提到到调试串口应该是对于/dev/ttyS0（也可做通信串口，效果较差不推荐）。

1.开启OrangePi PC+用于通信的串口

这里使用官方提供的examples里的serialTest.c程序来测试。默认未开启情况下，直接编译运行该程序，是满屏的-1和→。我们可以通过修改/boot/orangepiEnv.txt这个文件，或者orange-config打开配置菜单去开启ttyS1、ttyS2或ttyS3。

特别说明：这里使用的系统是官方提供的ubuntu系统。如果是Armbian系统，应该修改的文件是/boot/armbianEnv.txt，同时调出配置菜单命令是armbian-config

对应的针脚接线，可通过gpio readall查看。

第三篇香橙派的外设开发基础（中）— 串口篇

🔖方法一：修改/boot/orangepiEnv.txt

以开启ttyS1为例，修改如下内容：（保存修改后需要reboot命令重启）

第三篇香橙派的外设开发基础（中）— 串口篇

修改好重启后，接上TTL转USB模块到UART1。再用测试程序测试，正确的运行结果如下

第三篇香橙派的外设开发基础（中）— 串口篇

🔖方法二：通过orangepi-config

orangepi-config命令调出配置菜单来开启通信串口，按照以下步骤

System → Hardware → 选择对应串口，空格选中 → Save → reboot重启

第三篇香橙派的外设开发基础（中）— 串口篇

2.基于wiringPi的串口通信Demo1.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <wiringPi.h>
#include <wiringSerial.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

int fd;

/* 发送数据线程 */
void *sendDatas(){
    char *sendBuffer = (char *)malloc(128);
    while(1){
        memset(sendBuffer,'\0',sizeof(sendBuffer));
        printf("Send -> ");
        scanf("%s",sendBuffer);
        serialPuts(fd,sendBuffer);
    }
}

int main ()
{
    fd = serialOpen("/dev/ttyS1",115200);
    if (fd < 0){
        printf("serial open error\n");
        return -1;
    }

    if (wiringPiSetup () == -1){
        perror("wiringPi setup");
        return -1;
    }

    pthread_t sendThread;
    char recvBuffer[128];
    int cnt;

    pthread_create(&sendThread,NULL,sendDatas,NULL);

    /* 主线程，接收数据 */
    while(1){
        cnt = serialDataAvail(fd);
        if(cnt > 0){
            memset(recvBuffer,'\0',128);
            read(fd,recvBuffer,cnt);
            printf("receive -> %s\n",recvBuffer);
        }
    }
}

二、Linux下的串口开发基础

1.Linux下的串口配置

在demo1中，仅是调用了wiringPi库提供打开串口的API，下面要在demo1的基础上，自己编写Linux应用层的串口通信代码，也就是不用调库实现类似serialOpen()的接口。在serialOpen()这一接口中，主要完成设置波特率（输入和输出）、设置奇偶校验位、停止位、数据位。（也就是调用Linux标准C库的接口，向内核传递串口通信必要的参数信息。）

首先需要大致了解Linux下串口配置需要做哪些事，这里参考wiringpi源码来了解Linux配置串口基本流程。（以下源码摘自官方wiringPi库，注释为自行添加，可能有误仅供参考）：

int serialOpen (const char *device, const int baud)
{
  struct termios options ;
  speed_t myBaud ;
  int     status, fd ;
  switch (baud)
  {
    case      50:   myBaud =      B50 ; break ;
    case      75:   myBaud =      B75 ; break ;
    case     110:   myBaud =     B110 ; break ;
    case     134:   myBaud =     B134 ; break ;
    case     150:   myBaud =     B150 ; break ;
    case     200:   myBaud =     B200 ; break ;
    case     300:   myBaud =     B300 ; break ;
    case     600:   myBaud =     B600 ; break ;
    case    1200:   myBaud =    B1200 ; break ;
    case    1800:   myBaud =    B1800 ; break ;
    case    2400:   myBaud =    B2400 ; break ;
    case    4800:   myBaud =    B4800 ; break ;
    case    9600:   myBaud =    B9600 ; break ;
    case   19200:   myBaud =   B19200 ; break ;
    case   38400:   myBaud =   B38400 ; break ;
    case   57600:   myBaud =   B57600 ; break ;
    case  115200:   myBaud =  B115200 ; break ;
    default:
    return -2 ;
  }

  if ((fd = open (device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY | O_NONBLOCK)) == -1)
    return -1 ;

  fcntl (fd, F_SETFL, O_RDWR) ; //设置串口阻塞办法

// Get and modify current options: 获取和修改当前选项

  tcgetattr (fd, &options) ;
  cfmakeraw   (&options) ;            //将终端设置为原始模式8N1无流控

  cfsetispeed (&options, myBaud) ;    //设置输入波特率
  cfsetospeed (&options, myBaud) ;    //设置输出波特率
  /* 据说linux并没有将输入波特率和输出波特率分开
       调用cfsetispeed和cfsetospeed任何一个会同时修改输入和输出波特率
       但是也许传入要修改的波特率为0的时候这两个函数会有区别 */

 options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); //CLOCAL忽略modem状态线,CREAD使能设备接收（某教材所述）
 options.c_cflag &= ~PARENB ;        //设置奇偶校验位——这里是无校验位

 /* 三种校验位的设置 */
 /* 1.奇校验位设置 options.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
                      options.c_cflag |= INPCK;
    2.偶校验位设置 options.c_cflag |= PARENB;
                      options.c_cflag &= PARODD;
                      options.c_cflag |= INPCK;
    3.无校验位设置 options.c_cflag &= ~PARENB;                 */

  options.c_cflag &= ~CSTOPB;     //设置1位的停止位
/*options.c_cflag |= CSTOPB;        设置2位的停止位*/
    
  options.c_cflag &= ~CSIZE ;         //用数据位掩码清空设置
  options.c_cflag |= CS8 ;            //设置8位的数据位

  /* 设置输出模式*/
  options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); 

  /*  设置等待时间和最小接收字符 */
  options.c_cc [VMIN]  =   0 ;    //读取字符最少个数
  options.c_cc [VTIME] = 100 ;    //读取一个字符等待100分秒

  tcsetattr (fd, TCSANOW, &options) ;   //使上面新的设置生效

  ioctl (fd, TIOCMGET, &status);    //获取（具体未查到，不深究）
  status |= TIOCM_DTR ;
  status |= TIOCM_RTS ;
  ioctl (fd, TIOCMSET, &status);    //设置（具体未查到，不深究）
  usleep (10000) ;  // 10mS
  return fd ;
}

2.串口通信Demo2.c

demo2主要是在demo1的基础上，自己实现了wiringPi库中的serialOpen()这一接口，以及用Linux下标准的文件I/O操作函数read()、write()实现串口通信。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <pthread.h>

int uartOpen (const char *device, const int baud){
    struct termios options ;
    speed_t myBaud ;
    int     status, fd ;
    switch (baud){
        case    9600:   myBaud =    B9600; break;
        case  115200:   myBaud =  B115200; break;
        default:
                        return -2 ;
    }

    fd = open(device,O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY | O_NONBLOCK);
    if(fd == -1){
        perror("open");
        return -1;
    }

    fcntl (fd, F_SETFL, O_RDWR) ;   //设置串口阻塞办法

    //获取和修改当前选项
    tcgetattr (fd, &options) ;
    cfmakeraw   (&options) ;            //将终端设置为原始模式8N1无流控

    cfsetispeed (&options, myBaud) ;    //设置输入波特率
    cfsetospeed (&options, myBaud) ;    //设置输出波特率

    options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); //CLOCAL 忽略modem状态线,CREAD使能设备接收（某教材所述）
    options.c_cflag &= ~PARENB ;        //设置奇偶校验位——这里是无校验位

    options.c_cflag &= ~CSTOPB;     //设置1位的停止位

    options.c_cflag &= ~CSIZE ;         //用数据位掩码清空设置
    options.c_cflag |= CS8 ;            //设置8位的数据位

    /* 设置输出模式*/
    options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); 
    /*  设置等待时间和最小接收字符 */
    options.c_cc [VMIN]  =   0 ;    //读取字符最少个数
    options.c_cc [VTIME] = 100 ;    //读取一个字符等待100分秒

    tcsetattr (fd, TCSANOW, &options) ; //使上面新的设置生效

    ioctl (fd, TIOCMGET, &status);  
    status |= TIOCM_DTR ;
    status |= TIOCM_RTS ;
    ioctl (fd, TIOCMSET, &status);
    usleep (10000) ;    //10ms
    return fd ;
}

int uartfd;

/* 向串口发送数据的线程 */
void *sendDatas(){
    int cnt;
    while(1){
        char *buffer = (char *)malloc(64);
        memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
        printf("send -> ");
        scanf("%s",buffer);
        /*向串口1对应的设备文件写入buffer的数据*/
        cnt = write(uartfd,buffer,strlen(buffer));
        if(cnt < 0)printf("Serial send datas error\n");
    }
}

/* 读取串口数据的线程 */
void *recvDatas(){
    int cnt,readSize;
    char *buffer = (char *)malloc(64);
    while(1){
        /* 判断串口是否有数据 */
        if(ioctl(uartfd,FIONREAD,&cnt) == -1){
            perror("ioctl");
            return 0;
        }else{
            readSize = read(uartfd,buffer,cnt); //读取数据到buffer中
            if(readSize > 0)printf("recv -> %s",buffer);//读取成功再打印
        }
        memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
    }
}
int main(int argc,char **argv){

    pthread_t sendThread,recvThread;
    if(argc < 2){
        printf("syntax error.Usage:%s /dev/ttyS*\n",argv[0]);
        return -1;
    }
    /* 以波特率115200打开串口，其他相关配置已在uartOpen接口中已默认 */
    uartfd = uartOpen(argv[1],115200);
    if(uartfd == -1){
        printf("%s open error\n",argv[1]);
        return -1;
    }else{
        printf("open %s succeed.\n",argv[1]);
    }
    /* 主函数中定义出两个线程用于接收和发送数据 */
    pthread_create(&sendThread,NULL,sendDatas,NULL);
    pthread_create(&recvThread,NULL,recvDatas,NULL);

    /* 主线程每10秒发送心跳包 */
    while(1){
        char alive[] = "I am alive\r\n";
        write(uartfd,alive,strlen(alive));
        sleep(10);
    }
    return 0;
}

说明：由于笔者水平有限，文中难以避免有所错漏，敬请各读者斧正

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