串口应用编程-I.MX6U嵌入式Linux C应用编程学习笔记基于正点原子阿尔法开发板

串口应用编程

串口应用编程介绍

介绍

• 串口定义:串行接口,数据按顺序传输

• 串口特点:通信线路简单,距离远,速度较低

• 应用领域:常用工业接口

• Linux系统中的作用

  • 作为标准输入输出设备

  • 系统打印信息输出

  • 用户与系统交互

• 串口与终端:在Linux系统中,串口被视为一种终端（Terminal）设备

终端 Terminal

• 终端定义

  • 处理主机输入输出的设备，实现人机交互

• 终端分类

  • 本地终端（如PC机显示器键盘组合）

  • 串口连接的远程终端

  • 基于网络的远程终端

  • 物理终端vs伪终端

    • 物理终端直接关联物理设备

      • 本地终端（如PC机显示器键盘组合）

      • 串口连接的远程终端

    • 伪终端不直接关联物理设备

      • 基于网络的远程终端

• Linux中终端对应的设备节点

  • Linux终端原则：一切皆文件，每个终端在/dev目录下有对应设备节点

  • 本地终端设备节点

    • 格式：/dev/ttyX（X为数字编号）

    • 范围：/dev/tty1 ~ /dev/tty63，共63个

      • 本地终端设备节点

    • 特点：Linux内核初始化时生成

  • 伪终端设备节点

    • 格式：/dev/pts/X（X为数字编号）

      • 伪终端设备节点

    • 特点：远程登录时生成

  • 串口终端设备节点

    • 示例：/dev/ttymxcX（基于特定开发板）

      • 对于 ALPHA/Mini I.MX6U 开发板来说，有两个串口

        • 设备节点编号说明

          • 编号与硬件支持的串口数量和注册情况有关

          • 出厂系统只注册了 2 个串口外设，分别是 UART1 和 UART3，所以对应这个数字就是 0 和 2

    • 注意：命名与硬件平台相关，但通常以"tty"开头

  • 查看系统连接终端

    • 使用who命令可查看当前连接的终端

    • 可显示本地终端、串口终端和远程登录的伪终端

串口应用编程

• 串口在Linux系统中的定位

  • 属于终端设备

  • 在特定开发板上对应/dev/ttymxc0和/dev/ttymxc2

• 串口应用编程基本操作

  • 使用ioctl()配置串口

  • 使用read()读取数据

  • 使用write()写入数据

  • 就是这么简单！但是我们不这么做，Linux 为上层用户做了一层封装

• Linux提供的串口编程封装

  • 封装了底层ioctl()操作

  • 提供了一套标准API，称为termios API

• termios API特点

  • 是C库函数

  • 可通过man手册查看帮助信息

  • 适用于所有终端设备，不仅限于串口

• termios API的应用范围

  • 串口设备

  • 本地连接的鼠标、键盘

  • 远程登录的伪终端

• 使用termios API的准备

  • 在应用程序中包含termios.h头文件

struct termios 结构体

• 终端应用编程的两个主要方面

  • 配置

  • 读写

• struct termios结构体的重要性

  • 描述终端的配置信息

  • 控制和影响终端的行为和特性

  • 是终端设备应用编程的核心

• struct termios结构体的组成

  • struct termios
    {
    tcflag_t c_iflag; /* input mode flags /
    tcflag_t c_oflag; / output mode flags /
    tcflag_t c_cflag; / control mode flags /
    tcflag_t c_lflag; / local mode flags /
    cc_t c_line; / line discipline /
    cc_t c_cc[NCCS]; / control characters /
    speed_t c_ispeed; / input speed /
    speed_t c_ospeed; / output speed */
    };

    • 输入模式：c_iflag

      • 输入模式的作用

        • 控制输入数据在传递给应用程序前的处理方式

        • 处理来自串口或键盘的字符数据

      • 输入模式的配置方法

        • 通过设置struct termios结构体中的c_iflag成员

        • 使用预定义的宏来设置标志

          • 获取详细信息的方法

            • 可以通过man手册查询各个宏的详细描述

            • 使用命令"man 3 termios"查看相关信息

          • 配置的灵活性

            • 通过组合不同的宏，可以实现对输入模式的精细控制

      • 配置方式的通用性

        • c_oflag、c_cflag和c_lflag成员也采用类似的宏配置方式

    • 输出模式：c_oflag

      • 输出模式的定义

        • 控制输出字符的处理方式

      • 输出模式的作用范围

        • 处理应用程序发送的字符数据

        • 在数据传递到串口或屏幕之前进行处理

      • 配置方法

        • 通过设置struct termios结构体中的c_oflag成员

        • 使用预定义的宏来设置标志

    • 控制模式：c_cflag

      • 控制终端设备的硬件特性

      • 对串口设置尤为重要

      • 可配置的硬件特性

        • 波特率

        • 数据位

        • 校验位

        • 停止位等

      • 配置方法

        • 通过设置struct termios结构体中的c_cflag成员

        • 使用预定义的标志来配置

        • 波特率设置

          • Linux系统使用CBAUD位掩码来指定波特率

          • 其他系统可能使用c_ispeed和c_ospeed成员变量

        • 波特率操作函数

          • cfgetispeed()用于获取波特率

          • cfsetispeed()用于设置波特率

        • 不同系统可能有不同的波特率设置方法

    • 本地模式：c_lflag

      • 用于控制终端的本地数据处理和工作模式

      • 通过设置 struct termios 结构体中 c_lflag 成员的标志对本地模式进行配置

    • 特殊控制字符：c_cc

      • 特殊控制字符的定义

        • 特定的字符组合，如Ctrl+C、Ctrl+Z等

        • 触发终端的特殊处理

      • 实现机制

        • 通过struct termios结构体中的c_cc数组实现

        • 将特殊字符映射到对应的支持函数

      • 主要特殊控制字符及其功能

        • a) VEOF (Ctrl+D): 文件结尾符

          • 使终端驱动程序将输入行中的全部字符传递给
            正在读取输入的应用程序

          • 如果文件结尾符是该行的第一个字符，则用户
            程序中的 read 返回 0，表示文件结束

        • b) VEOL (Carriage return-CR): 附加行结尾符

          • 作用类似于行结束符

        • c) VEOL2 (LF): 第二行结尾符

        • d) VERASE (Backspace-BS): 删除操作符

          • 使终端驱动程序删除输入行中的最后一个字符

        • e) VINTR (Ctrl+C): 中断控制字符

          • 使终端驱动程序向与终端相连的进程发送
            SIGINT 信号

        • f) VKILL (Ctrl+U): 删除行符

        • g) VMIN: 非规范模式下最少读取字符数

        • h) VQUIT (Ctrl+Z): 退出操作符

          • 使终端驱动程序向与终端相连的进程发送
            SIGQUIT 信号

        • i) VSTART (Ctrl+Q): 开始字符

          • 重新启动被 STOP 暂停的输出

        • j) VSTOP (Ctrl+S): 停止字符

          • 字符作用“截流”，即阻止向终端的进一步输出

          • 用于支持 XON/XOFF 流控

        • k) VSUSP (Ctrl+Z): 挂起字符

          • 使终端驱动程序向与终端相连的进程发SIGSUSP 信号，用于挂起当前应用程序

        • l) VTIME: 非规范模式下字符间超时时间

          • 定读取的每个字符之间的超时时间（以
            分秒为单位）TIME

      • 特殊说明

        • VMIN和VTIME仅用于非规范模式

        • 用于控制非规范模式下read()调用的行为

      • 应用场景

        • 这些特殊字符用于控制终端行为和进程通信

        • 支持各种终端操作和信号发送

  • 小结

    • 主要内容

      • struct termios结构体的四个主要成员： c_iflag（输入模式） c_oflag（输出模式） c_cflag（控制模式） c_lflag（本地控制）

      • 这些参数控制和影响终端的行为特性

    • 成员变量赋值方法

      • 建议不要直接初始化

        • struct termios ter;

ter.c_iflag = IGNBRK | BRKINT | PARMRK;

		- 推荐使用"按位与"、"按位或"等操作添加或清除标志- ter.c_iflag |= (IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP);- 标志的适用性- 并非所有标志对所有终端设备都有效- 不同终端设备的硬件特性存在差异- 串口可以配置波特率、数据位、停止位等这些硬件参数，但是其它终端是不一定支持这些配置的，譬如本地终端键盘、显示器，这些设备它是没有这些硬件概念的- API的通用性和局限性- 所有终端设备使用同一套API进行编程- 由于硬件差异，某些配置参数可能对特定设备无效- 根据具体设备和需求选择合适的配置

终端的三种工作模式

• 三种工作模式

  • a) 规范模式（canonical mode）

  • b) 非规范模式（non-canonical mode）

  • c) 原始模式（raw mode）

• 规范模式特点

  • 基于行处理输入

  • 需要输入行结束符（回车符、EOF 等）才能读取

  • 支持行编辑

  • 一次read()最多读取一行

    • 如果在 read()函数中被请求读取的数据字节数小于当前行可读取的字节数，则 read()函数只会读
      取被请求的字节数，剩下的字节下次再被读取

• 非规范模式特点

  • 输入即时有效

  • 不需要行结束符

  • 不支持行编辑

  • 通过MIN和TIME参数控制read()行为

    • MIN和TIME参数组合

      • MIN=0, TIME=0：立即返回

        • 若有可读数据，则读取数据并返回被读取的字节数；否则读取不到任何数据并返回 0

      • MIN>0, TIME=0：阻塞直到满足MIN个字符

        • 到有 MIN 个字符可以读取时才返回，返回值是读取的字符数量。到达文件尾时返回 0

      • MIN=0, TIME>0：有数据或超时立即返回

        • 只要有数据可读或者经过 TIME 个十分之一秒的时间，read()
          函数则立即返回，返回值为被读取的字节数

        • 如果超时并且未读到数据，则 read()函数返回 0

      • MIN>0, TIME>0：满足MIN个字符或字符间超时才返回

        • 在输入第一个字符后系统才会启动定时器，所
          以，在这种情况下，read()函数至少读取一个字节后才返回

• 原始模式

  • 特殊的非规范模式

  • 以字节为单位处理输入

  • 禁用终端特殊处理

  • 通过cfmakeraw()函数设置

    • cfmakeraw()函数内部其实就是对 struct termios 结构体进行了如下配置：
      ermios_p->c_iflag &= ~(IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP
      | INLCR | IGNCR | ICRNL | IXON);
      termios_p->c_oflag &= ~OPOST;
      termios_p->c_lflag &= ~(ECHO | ECHONL | ICANON | ISIG | IEXTEN);
      termios_p->c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB);
      termios_p->c_cflag |= CS8;

  • 原始模式应用场景

    • 串口作为数据传输接口时

    • 与其他设备或传感器通信

    • 需要直接处理原始数据，不进行ASCII转换

• 终端模式设置

  • 通过struct termios结构体的c_lflag成员设置ICANON标志

  • 默认为规范模式

打开串口设备

• 串口应用程序编写的第一步：打开串口设备，使用 open()函数打开串口的设备节点文件，得到文件描述符

  • int fd;

fd = open(“/dev/ttymxc2”, O_RDWR |O_NOCTTY);
if (0 > fd) {
perror(“open error”);
return -1;
}

• 打开串口设备的方法

  • 使用open()函数

  • 打开串口的设备节点文件

  • 获取文件描述符

获取终端当前的配置参数：tcgetattr()函数

• 获取终端当前配置参数的目的

  • 便于之后恢复终端到原始状态

  • 为安全和调试考虑

• 使用tcgetattr()函数获取配置参数

  • #include <termios.h>
    #include <unistd.h>

int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);

- 第一个参数：串口终端设备的文件描述符fd- 第二个参数：struct termios结构体指针，用于存储配置参数- 函数返回值：成功返回0

。失败返回-1，并设置errno

• 函数调用前的准备

  • 定义struct termios结构体变量

  • 将结构体变量的指针作为第二个参数传入

• 使用示例

  • struct termios old_cfg;

if (0 > tcgetattr(fd, &old_cfg)) {
/* 出错处理 */
do_something();
}

对串口终端进行配置

• 1)配置串口终端为原始模式

  • 调用<termios.h>头文件中申明的 cfmakeraw()函数,这个函数没有返回值

  • struct termios new_cfg;

//内存清零 初始化结构体
memset(&new_cfg, 0x0, sizeof(struct termios));

//配置为原始模式
cfmakeraw(&new_cfg);

• 2)接收使能

  • 在c_cflag成员中添加CREAD标志

  • new_cfg.c_cflag |= CREAD; //接收使能

• 3)设置串口的波特率

  • 用户不能直接通过位掩码来操作

  • 使用cfsetispeed()和cfsetospeed()函数

    • cfsetispeed(&new_cfg, B115200);
      cfsetospeed(&new_cfg, B115200);

    • B115200 是一个宏

  • 一般来说，用户需将终端的输入和输出波特率设置成一样

  • 或使用cfsetspeed()函数同时设置输入输出波特率

    • cfsetspeed(&new_cfg, B115200);

  • 这几个函数在成功时返回 0，失败时返回-1。

• 4)设置数据位大小

  • 清除CSIZE位掩码

  • 设置CS8为8位数据位

  • new_cfg.c_cflag &= ~CSIZE;
    new_cfg.c_cflag |= CS8; //设置为 8 位数据位

• 5)设置奇偶校验位

  • 奇校验：设置PARODD和PARENB标志

  • 偶校验：设置PARENB标志，清除PARODD标志

  • 无校验：清除PARENB标志

  • //奇校验使能
    new_cfg.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
    new_cfg.c_iflag |= INPCK;

//偶校验使能
new_cfg.c_cflag |= PARENB;
new_cfg.c_cflag &= ~PARODD; /* 清除 PARODD 标志，配置为偶校验 */
new_cfg.c_iflag |= INPCK;

//无校验
new_cfg.c_cflag &= ~PARENB;
new_cfg.c_iflag &= ~INPCK;

• 6)设置停止位

  • 一个停止位：清除CSTOPB标志

  • 两个停止位：添加CSTOPB标志

  • / 将停止位设置为一个比特
    new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;

// 将停止位设置为 2 个比特
new_cfg.c_cflag |= CSTOPB;

• 7)设置 MIN 和 TIME 的值

  • 影响非规范模式下read()调用的行为

  • 设置为0使read()立即返回，实现非阻塞读取

  • new_cfg.c_cc[VTIME] = 0;
    new_cfg.c_cc[VMIN] = 0;

缓冲区的处理

• 缓冲区处理的必要性

  • 使用串口前需处理缓冲区中可能存在的数据

• 相关函数

  • #include <termios.h>
    #include <unistd.h>

int tcdrain(int fd);
int tcflush(int fd, int queue_selector);
int tcflow(int fd, int action);

	- tcdrain() 函数- 调用后阻塞应用程序，直到输出缓冲区数据全部发送完毕- tcflow() 函数- 用于暂停或重启数据传输/接收- 参数 action 决定具体操作（TCOOFF, TCOON, TCIOFF, TCION）- TCOOFF：暂停数据输出（输出传输）- TCOON：重新启动暂停的输出- TCIOFF：发送  STOP 字符，停止终端设备向系统发送数据- TCION：发送一个 START 字符，启动终端设备向系统发送数据- tcflush() 函数- 清空输入/输出缓冲区- 参数 queue_selector 决定清空哪些缓冲区（TCIFLUSH, TCOFLUSH, TCIOFLUSH）- TCIFLUSH：对接收到而未被读取的数据进行清空处理- TCOFLUSH：对尚未传输成功的输出数据进行清空处理- TCIOFLUSH：包括前两种功能，即对尚未处理的输入/输出数据进行清空处理- 以上这三个函数，调用成功时返回  0；失败将返回-1、并且会设置 errno 

• 常用处理方式

  • 使用 tcdrain() 阻塞等待数据发送完毕

    • tcdrain(fd);

  • 使用 tcflush() 清空缓冲区

    • tcflush(fd, TCIOFLUSH);

写入配置、使配置生效：tcsetattr()函数

• 完成struct termios结构体配置后，需将参数写入终端设备使其生效

• tcsetattr()函数

  • 用于将配置参数写入硬件设备

  • #include <termios.h>
    #include <unistd.h>

int tcsetattr(int fd, int optional_actions, const struct termios *termios_p);

	- fd：文件描述符- optional_actions：指定配置生效时机- TCSANOW：配置立即生效- TCSADRAIN：配置在所有写入  fd 的输出都传输完毕之后生效- TCSAFLUSH：所有已接收但未读取的输入都将在配置生效之前被丢弃- termios_p：指向struct termios对象的指针- 调用成功时返回  0；失败将返回-1，并设置 errno

• 调用 tcsetattr()将配置参数写入设备，使其立即生效

  • tcsetattr(fd, TCSANOW, &new_cfg);

写数据：read()、write()

• 所有准备工作完成之后，接着便可以读写数据了，直接调用 read()、write()函数即可

串口应用编程实战

#define _GNU_SOURCE     //在源文件开头定义_GNU_SOURCE宏
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <termios.h>typedef struct uart_hardware_cfg {unsigned int baudrate;      /* 波特率 */unsigned char dbit;         /* 数据位 */char parity;                /* 奇偶校验 */unsigned char sbit;         /* 停止位 */
} uart_cfg_t;static struct termios old_cfg;  //用于保存终端的配置参数
static int fd;      //串口终端对应的文件描述符/**** 串口初始化操作** 参数device表示串口终端的设备节点**/
static int uart_init(const char *device)
{/* 打开串口终端 */fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY);if (0 > fd) {fprintf(stderr, "open error: %s: %s\n", device, strerror(errno));return -1;}/* 获取串口当前的配置参数 */if (0 > tcgetattr(fd, &old_cfg)) {fprintf(stderr, "tcgetattr error: %s\n", strerror(errno));close(fd);return -1;}return 0;
}/**** 串口配置** 参数cfg指向一个uart_cfg_t结构体对象**/
static int uart_cfg(const uart_cfg_t *cfg)
{struct termios new_cfg = {0};   //将new_cfg对象清零speed_t speed;/* 设置为原始模式 */cfmakeraw(&new_cfg);/* 使能接收 */new_cfg.c_cflag |= CREAD;/* 设置波特率 */switch (cfg->baudrate) {case 1200: speed = B1200;break;case 1800: speed = B1800;break;case 2400: speed = B2400;break;case 4800: speed = B4800;break;case 9600: speed = B9600;break;case 19200: speed = B19200;break;case 38400: speed = B38400;break;case 57600: speed = B57600;break;case 115200: speed = B115200;break;case 230400: speed = B230400;break;case 460800: speed = B460800;break;case 500000: speed = B500000;break;default:    //默认配置为115200speed = B115200;printf("default baud rate: 115200\n");break;}if (0 > cfsetspeed(&new_cfg, speed)) {fprintf(stderr, "cfsetspeed error: %s\n", strerror(errno));return -1;}/* 设置数据位大小 */new_cfg.c_cflag &= ~CSIZE;  //将数据位相关的比特位清零switch (cfg->dbit) {case 5:new_cfg.c_cflag |= CS5;break;case 6:new_cfg.c_cflag |= CS6;break;case 7:new_cfg.c_cflag |= CS7;break;case 8:new_cfg.c_cflag |= CS8;break;default:    //默认数据位大小为8new_cfg.c_cflag |= CS8;printf("default data bit size: 8\n");break;}/* 设置奇偶校验 */switch (cfg->parity) {case 'N':       //无校验new_cfg.c_cflag &= ~PARENB;new_cfg.c_iflag &= ~INPCK;break;case 'O':       //奇校验new_cfg.c_cflag |= (PARODD | PARENB);new_cfg.c_iflag |= INPCK;break;case 'E':       //偶校验new_cfg.c_cflag |= PARENB;new_cfg.c_cflag &= ~PARODD; /* 清除PARODD标志，配置为偶校验 */new_cfg.c_iflag |= INPCK;break;default:    //默认配置为无校验new_cfg.c_cflag &= ~PARENB;new_cfg.c_iflag &= ~INPCK;printf("default parity: N\n");break;}/* 设置停止位 */switch (cfg->sbit) {case 1:     //1个停止位new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;break;case 2:     //2个停止位new_cfg.c_cflag |= CSTOPB;break;default:    //默认配置为1个停止位new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;printf("default stop bit size: 1\n");break;}/* 将MIN和TIME设置为0 */new_cfg.c_cc[VTIME] = 0;new_cfg.c_cc[VMIN] = 0;/* 清空缓冲区 */if (0 > tcflush(fd, TCIOFLUSH)) {fprintf(stderr, "tcflush error: %s\n", strerror(errno));return -1;}/* 写入配置、使配置生效 */if (0 > tcsetattr(fd, TCSANOW, &new_cfg)) {fprintf(stderr, "tcsetattr error: %s\n", strerror(errno));return -1;}/* 配置OK 退出 */return 0;
}/***
--dev=/dev/ttymxc2
--brate=115200
--dbit=8
--parity=N
--sbit=1
--type=read
***/
/**** 打印帮助信息**/
static void show_help(const char *app)
{printf("Usage: %s [选项]\n""\n必选选项:\n""  --dev=DEVICE     指定串口终端设备名称, 譬如--dev=/dev/ttymxc2\n""  --type=TYPE      指定操作类型, 读串口还是写串口, 譬如--type=read(read表示读、write表示写、其它值无效)\n""\n可选选项:\n""  --brate=SPEED    指定串口波特率, 譬如--brate=115200\n""  --dbit=SIZE      指定串口数据位个数, 譬如--dbit=8(可取值为: 5/6/7/8)\n""  --parity=PARITY  指定串口奇偶校验方式, 譬如--parity=N(N表示无校验、O表示奇校验、E表示偶校验)\n""  --sbit=SIZE      指定串口停止位个数, 譬如--sbit=1(可取值为: 1/2)\n""  --help           查看本程序使用帮助信息\n\n", app);
}/**** 信号处理函数，当串口有数据可读时，会跳转到该函数执行**/
static void io_handler(int sig, siginfo_t *info, void *context)
{unsigned char buf[10] = {0};    // 数据缓冲区int ret;// 读取数据大小int n; // 循环变量if(SIGRTMIN != sig)return;/* 判断串口是否有数据可读 */if (POLL_IN == info->si_code) {ret = read(fd, buf, 8);     //一次最多读8个字节数据printf("[ ");for (n = 0; n < ret; n++)printf("0x%hhx ", buf[n]);printf("]\n");}
}/**** 异步I/O初始化函数**/
static void async_io_init(void)
{struct sigaction sigatn;int flag;  // 文件状态标志/* 使能异步I/O */flag = fcntl(fd, F_GETFL);  //使能串口的异步I/O功能flag |= O_ASYNC;fcntl(fd, F_SETFL, flag);/* 设置异步I/O的所有者 */fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());/* 指定实时信号SIGRTMIN作为异步I/O通知信号 */fcntl(fd, F_SETSIG, SIGRTMIN);/* 为实时信号SIGRTMIN注册信号处理函数 */sigatn.sa_sigaction = io_handler;   //当串口有数据可读时，会跳转到io_handler函数sigatn.sa_flags = SA_SIGINFO;sigemptyset(&sigatn.sa_mask);sigaction(SIGRTMIN, &sigatn, NULL);
}int main(int argc, char *argv[])
{uart_cfg_t cfg = {0};   // 串口配置结构体，初始化为0char *device = NULL;    // 串口设备名称int rw_flag = -1;    // 读写标志unsigned char w_buf[10] = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44,0x55, 0x66, 0x77, 0x88};    //通过串口发送出去的数据int n;/* 解析出参数 */for (n = 1; n < argc; n++) {if (!strncmp("--dev=", argv[n], 6))device = &argv[n][6];else if (!strncmp("--brate=", argv[n], 8))cfg.baudrate = atoi(&argv[n][8]);else if (!strncmp("--dbit=", argv[n], 7))cfg.dbit = atoi(&argv[n][7]);else if (!strncmp("--parity=", argv[n], 9))cfg.parity = argv[n][9];else if (!strncmp("--sbit=", argv[n], 7))cfg.sbit = atoi(&argv[n][7]);else if (!strncmp("--type=", argv[n], 7)) {if (!strcmp("read", &argv[n][7]))rw_flag = 0;        //读else if (!strcmp("write", &argv[n][7]))rw_flag = 1;        //写}else if (!strcmp("--help", argv[n])) {show_help(argv[0]); //打印帮助信息exit(EXIT_SUCCESS);}}if (NULL == device || -1 == rw_flag) {fprintf(stderr, "Error: the device and read|write type must be set!\n");show_help(argv[0]);exit(EXIT_FAILURE);}/* 串口初始化 */if (uart_init(device))exit(EXIT_FAILURE);/* 串口配置 */if (uart_cfg(&cfg)) {tcsetattr(fd, TCSANOW, &old_cfg);   //恢复到之前的配置close(fd);exit(EXIT_FAILURE);}/* 读|写串口 */switch (rw_flag) {case 0:  //读串口数据async_io_init();	//我们使用异步I/O方式读取串口的数据，调用该函数去初始化串口的异步I/Ofor ( ; ; )sleep(1);   	//进入休眠、等待有数据可读，有数据可读之后就会跳转到io_handler()函数break;case 1:   //向串口写入数据for ( ; ; ) {   		//循环向串口写入数据write(fd, w_buf, 8); 	//一次向串口写入8个字节sleep(1);       		//间隔1秒钟}break;}/* 退出 */tcsetattr(fd, TCSANOW, &old_cfg);   //恢复到之前的配置close(fd);exit(EXIT_SUCCESS);
}

用户参数解析

• 串口设备节点、波特率、数据位、停止位、奇偶校验和读写模式

• 如果用户输入了–help参数，程序会调用show_help()函数打印使用帮助信息，并退出程序

串口初始化

• 调用uart_init()函数

  • 打开指定的串口终端设备

  • 获取当前的串口配置参数（保存到old_cfg中）

串口配置

• 调用uart_cfg()函数

  • 设置为原始模式

  • 使能接收功能

  • 根据输入的波特率、数据位、停止位和奇偶校验进行相应的设置

  • 清空串口缓冲区并将新配置应用到串口设备

操作模式选择

• 根据输入的–type参数决定进行读取还是写入操作

  • 如果是read，程序将进入异步读取模式

  • 如果是write，程序将循环写入数据到串口

异步I/O初始化（仅用于读取）

• 调用async_io_init()为异步I/O设置信号处理

  • 使能异步I/O

  • 设置异步I/O的所有者

  • 定实时信号SIGRTMIN作为异步I/O通知信号

  • 注册io_handler()函数，当有数据可读时会被调用

    • 程序会读取串口中的数据并打印。一次最多读取8个字节，超出的数据将在后续的读取中处理

写入操作（仅用于写入模式）

• 在写入模式下，程序循环向串口写入固定的数据（w_buf数组内容），并每隔1秒进行一次写入

退出

• 在程序结束前，恢复串口到原来的配置（old_cfg），关闭串口设备，并正常退出