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Linux串口通信#xff1a; 在 Linux 系统中#xff0c;操作设备的统一接口就是#xff1a; open/ioctl/read/write 。 对于 UART #xff0c;又在 ioctl 之上封装了很多函数#xff0c;主要是用来设置行规程。所以对于 UART #xff0c;编程的套路就是…1 串口 API
Linux串口通信 在 Linux 系统中操作设备的统一接口就是 open/ioctl/read/write 。 对于 UART 又在 ioctl 之上封装了很多函数主要是用来设置行规程。所以对于 UART 编程的套路就是 ⚫ open ⚫ 设置行规程比如波特率、数据位、停止位、检验位、 RAW 模式、一有数据就返回 ⚫ read/write 怎么设置行规程行规程的参数用结构体 termios 来表示可以参考 Linux串口—struct termios 结构体 这些函数在名称上有一些惯例 ⚫ tc terminal contorl ⚫ cf: control flag 下面列出一些函数
函数名 作用 tcgetattr get terminal attributes 获得终端的属性 tcsetattr set terminal attributes 修改终端参数 tcflush 清空终端未完成的输入/输出请求及数据 cfsetispeed sets the input baud rate 设置输入波特率 cfsetospeed sets the output baud rate 设置输出波特率 cfsetspeed 同时设置输入、输出波特率 函数不多主要是需要设置好 termios 中的参数这些参数很复杂可以参考 Linux 串口— struct termios 结构体。 2 串口收发实验 本实验通过把串口的发送、接收引脚短接实现自发自收使用 write 函数发出字符使用 read 函数读取字符。 2.1 上机实验
2.1.1 设置工具链
vim ~/.bashrc
export ARCHarm
export CROSS_COMPILEarm-buildroot-linux-gnueabihfexport PATH$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/bin
2.1.2 编译、执行程序
1. Ubuntu 上
arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o serial_send_recv serial_send_recv.c
2. 板子上
/mnt/serial_send_recv /dev/ttymxc5
2.2 GPS 模块实验
2.2.1 GPS 简介 全球定位系统(Global Positioning System GPS) 是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS 主要由三大组成部分空间部分、地面监控部分和用户设备部分。GPS 系统具有高精度、全天候、用广泛等特点。 太空卫星部分由多颗卫星组成分成多个轨道绕行地球一周约 12 小时。每个卫星均持续发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波提供地球上的各种接收机来应用。 地面管制部分这是为了追踪及控制太空卫星运行所设置的地面管制站主要工作为负责修正与维护每个卫星能够正常运转的各项参数数据以确保每个卫星都能够提供正确的讯息给使用者接收机来接收 使用者接收机即用户设备追踪所有的 GPS 卫星并实时的计算出接收机所在位置的坐标、移动速度及时间。我们日常接触到的是用户设备部分这里使用到的 GPS 模块即为用户设备接收机部分。 2.2.2 GPS 模块硬件 GPS 模块与外部控制器的通讯接口有多种方式这里我们使用串口进行通讯波特率为 9600bps,1bit 停止位无校验位无流控默认每秒输出一次标准格式数据。 GPS 模块外观如下图所示通过排线与控制器进行供电和通讯。该模块为集成模块没有相关原理图。 2.2.3 GPS 模块数据格式 GPS 使用多种标准数据格式目前最通用的 GNSS 格式是 NMEA0183 格式。NMEA0183 是最终定位格式即将二进制定位格式转为统一标准定位格式与卫星类型无关。这是一套定义接收机输出的标准信息有几种不同的格式每种都是独立相关的 ASCII 格式逗点隔开数据流数据流长度从 30-100 字符不等通常以每秒间隔持续输出。 NVMEA0183 格式主要针对民用定位导航与专业 RTCM2.3/3.0 和 CMR 的GNSS 数据格式不同。通过 NMEA0183 格式可以实现 GNSS 接收机与 PC 或 PDA 之间的数据交换可以通过 USB 和 COM 口等通用数据接口进行数据传输其兼容性高数据传输稳定。这里我们使用串口进行是通讯通信框图如下图所示。 我们使用串口接收数据收到的数据包含$GPGGA GPS 定位数据、 $GPGLL地理定位信息、$GPGSA 当前卫星信息、 $GPGSV 可见卫星状态信息、$GPRMC推荐最小定位信息、 $GPVTG 地面速度信息。 这里我们只分析$GPGGA (Global Positioning System Fix Data) 即可它包含了 GPS 定位经纬度、质量因子、 HDOP 、高程、参考站号等字段。其标准格式如下 $GPGGA123456789M10M1112*hhCRLF $XXGGA 语句各字段的含义和取值范围各字段的含义和取值范围见下表所示XX 取值有 ◼ GPGGA 单 GPS ◼ BDGGA 单北斗 ◼ GLGGA 单 GLONASS ◼ GNGGA 多星联合定位 $XXGGA 字段 1 UTC 时间 hhmmss.ss 000000.00~235959.99 2 纬度格式ddmm.mmmm 000.00000~8959.9999 3 南北半球 N 北纬 S 南纬 4 经度格式 dddmm.mmmm 00000.0000~17959.9999 5 东西半球 E 表示东经 W 表示西经 6 GPS 状态 0未定位 1GPS 单点定位固定解 2差分定位 3PPS 解 4RTK 固定解 5RTK 浮点解 6估计值 7手工输入模式 8模拟模式 7 应用解算位置的卫星数 00~12 8 HDOP 水平图形强度因子 0.500~99.000大于 6 不可用 ) 9 海拔高度 -9999.9~99999.9 l0 地球椭球面相对大地水准面的高度高程异常 -9999.9~99999.9 11 差分时间 从最近一次接收到差分信号开始的秒数如果不是差分定位将为空 12 参考站号 0000~1023不使用 DGPS 时为空 例子 $GPGGA 074529.82 2429.6717 N 11804.6973 E 1 8 1.098 42.110 M *76 。 2.3 编程
#include stdio.h
#include string.h
#include sys/types.h
#include errno.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include unistd.h
#include termios.h
#include stdlib.h/* 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VTIME1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,,*76CRLF */
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(buf3, 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 dev*/
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 /dev/ttySAC1 or other\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,,*76CRLF*//* 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(Lat2, %f, fLat);fLat fLat / 60;fLat (Lat[0] - 0)*10 (Lat[1] - 0);/* 经度格式: dddmm.mmmm */sscanf(Lng3, %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;
}
2.4 接线
