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Linux系統(tǒng)下的UART測試程序詳解(linuxuart測試程序)

引言

UART是一種常用的串行通信接口，常用于單片機(jī)和外圍設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Linux系統(tǒng)下提供了豐富的串口通信工具和庫函數(shù)，可以非常方便地進(jìn)行串口通信測試和開發(fā)。本文將介紹Linux系統(tǒng)下的UART測試程序，詳細(xì)講解其原理、實現(xiàn)和使用方法。

一、UART簡介

UART（Universal Asynchronous Receiver/Tranitter）是一個通用異步串行接口，它可以支持異步傳輸和少量同步傳輸。在UART串口通信中，數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位通過串行通信線路進(jìn)行傳輸，通信線路包括一條單向數(shù)據(jù)線（TX）和一條單向接收線（RX），同時還有一個以上的控制線（如CTS、RTS等）。

在UART通信中，數(shù)據(jù)傳輸是以一定波特率進(jìn)行的。波特率表示傳輸速率，即單位時間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財?shù)。例如，對于波特率為9600 bps的UART串口通信，每秒可以傳輸9600個比特（即9600/8=1200個字節(jié)）的數(shù)據(jù)。波特率越高，傳輸速度越快，但是傳輸距離越短，誤碼率越高。

二、UART測試程序原理

Linux系統(tǒng)下提供了多種測試UART串口通信的工具和庫函數(shù)，例如minicom、stty、termios等。這些工具和庫函數(shù)都是基于系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)編寫的，主要目的是為了方便用戶進(jìn)行串口通信的測試和開發(fā)。而本文將介紹一種基于C語言的UART測試程序，它可以直接調(diào)用串口設(shè)備文件的讀寫函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。具體原理如下：

1. 打開串口設(shè)備文件

在Linux系統(tǒng)下，每個串口都會被表示為一個設(shè)備文件，例如/dev/ttyS0、/dev/ttyS1等。在UART測試程序中，首先需要打開指定的串口設(shè)備文件，以便后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。

2. 設(shè)置串口參數(shù)

在進(jìn)行串口通信時，需要設(shè)置一些參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位等。通過串口控制寄存器，可以對這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在UART測試程序中，可以通過調(diào)用tcgetattr和tcsetattr等函數(shù)設(shè)置指定的串口參數(shù)。

3. 發(fā)送數(shù)據(jù)

在UART測試程序中，可以通過調(diào)用write函數(shù)向串口發(fā)送數(shù)據(jù)。write函數(shù)會將指定的數(shù)據(jù)寫入串口設(shè)備文件，發(fā)送給外部設(shè)備。

4. 接收數(shù)據(jù)

在UART測試程序中，可以通過調(diào)用read函數(shù)從串口接收數(shù)據(jù)。read函數(shù)會從串口設(shè)備文件中讀取數(shù)據(jù)，存儲到緩沖區(qū)中，供后續(xù)進(jìn)行處理。

5. 關(guān)閉串口設(shè)備文件

在串口通信完成后，需要關(guān)閉打開的串口設(shè)備文件，以便下次進(jìn)行訪問。

三、UART測試程序?qū)崿F(xiàn)

基于上述原理，可以編寫C語言程序?qū)崿F(xiàn)UART測試功能。下面給出一段完整的UART測試程序代碼：

#include

int set_interface_attribs (int fd, int speed, int parity)

{

struct termios tty;

memset (&tty, 0, sizeof tty);

if (tcgetattr (fd, &tty) != 0)

{

perror (“error %s from tcgetattr”);

return -1;

}

cfsetospeed (&tty, speed);

cfsetispeed (&tty, speed);

tty.c_cflag = (tty.c_cflag & ~CSIZE) | CS8; // 8-bit chars

// disable IGNBRK for miatched speed tests; otherwise receive break

// as \000 chars

tty.c_iflag &= ~IGNBRK; // disable break processing

tty.c_lflag = 0; // no signaling chars, no echo,

// no canonical processing

tty.c_oflag = 0; // no remapping, no delays

tty.c_cc[VMIN] = 0; // read doesn’t block

tty.c_cc[VTIME] = 5; // 0.5 seconds read timeout

tty.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); // shut off xon/xoff ctrl

tty.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);// ignore modem controls,

// enable reading

tty.c_cflag &= ~(PARENB | PARODD); // shut off parity

tty.c_cflag |= parity;

tty.c_cflag &= ~CSTOPB;

tty.c_cflag &= ~CRTSCTS;

if (tcsetattr (fd, TCSANOW, &tty) != 0)

{

perror (“error %s from tcsetattr”);

return -1;

}

return 0;

}

void set_blocking (int fd, int should_block)

{

struct termios tty;

memset (&tty, 0, sizeof tty);

if (tcgetattr (fd, &tty) != 0)

{

perror (“error %s from tggetattr”);

return;

}

tty.c_cc[VMIN] = should_block ? 1 : 0;

tty.c_cc[VTIME] = 5; // 0.5 seconds read timeout

if (tcsetattr (fd, TCSANOW, &tty) != 0)

perror (“error %s setting term attributes”);

}

int mn()

{

char buf[256];

int fd = open(“/dev/ttyS0”, O_RDWR | O_NOCTTY | O_SYNC);

if (fd

{

perror(“error opening”);

return -1;

}

set_interface_attribs(fd, B9600, 0); // set speed to 9600 bps, 8n1 (no parity)

set_blocking(fd, 0); // set no blocking

write(fd, “hello\n”, 6); // send 6 character greeting

usleep ((6 + 25) * 100); // sleep enough to tranit the 6 plus

// receive 25: approx 100 uS per char tranit

int n = read(fd, buf, sizeof buf); // read up to 100 characters if ready to read

printf(“received %d bytes: %s\n”, n, buf);

close(fd);

return 0;

}

本段代碼中，首先通過調(diào)用open函數(shù)打開指定的串口設(shè)備文件（/dev/ttyS0），然后通過tcgetattr和tcsetattr函數(shù)設(shè)置串口參數(shù)（波特率為9600，數(shù)據(jù)位為8位，校驗位為無，停止位為1位）。通過write函數(shù)向串口發(fā)送一條數(shù)據(jù)“hello\n”，并通過read函數(shù)從串口接收數(shù)據(jù)，存儲到buf緩沖區(qū)中。

在進(jìn)行編譯時，需要將此代碼保存為uart_test.c文件，并通過gcc命令進(jìn)行編譯：

$ gcc uart_test.c -o uart_test

四、UART測試程序使用方法

在Linux系統(tǒng)上，進(jìn)行UART測試時需要先連接好串口線，將串口設(shè)備連接到計算機(jī)上。然后，執(zhí)行上述編譯好的uart_test程序即可進(jìn)行測試。如果測試通過，可以在終端上看到接收到的數(shù)據(jù)。

需要注意的是，在Linux系統(tǒng)下，串口設(shè)備文件的權(quán)限可能需要進(jìn)行修改才能進(jìn)行讀寫操作。可以通過chmod命令進(jìn)行修改，例如：

$ sudo chmod 666 /dev/ttyS0

這條命令將/dev/ttyS0串口設(shè)備文件的權(quán)限設(shè)置為666，即所有用戶都有讀寫權(quán)限。

結(jié)論

相關(guān)問題拓展閱讀：

linux下uart的文件節(jié)點(diǎn)是怎樣創(chuàng)建的
如何在S3C2440上linux操作系統(tǒng)下將串口的波特率提高以致921600

linux下uart的文件節(jié)點(diǎn)是怎樣創(chuàng)建的

(1)試驗?zāi)康?掌握通過文件系統(tǒng)操作UART設(shè)備的方爛槐法.

　　(2)在linux中，所有設(shè)備都是以文件的形式被打開并進(jìn)行讀/寫慎橘操作的，本饑孝友試驗中使用POSIX兼容的文件操作接口函數(shù)對底層設(shè)備進(jìn)行操作.其中，POSIX是Portable Operating System Interface for UNIX的首字母縮寫，是一套IEEE和ISO標(biāo)準(zhǔn).

如何在S3C2440上linux操作系統(tǒng)下將串口的波特率提高以致921600

就是把串口的波特率提上去，硬件環(huán)境呢，就是采用飛凌的TE2440-II（比較古老了，大家勿噴）操作系統(tǒng)是linux2.6.28，大家都知道，正常情況下，Linux下串口波特率更高到115200，因為我們特殊需要的原因，需要把波特率提高到至少460800，當(dāng)然最理想的結(jié)果就是波特率達(dá)到921600，大的背景就是這個樣子了。

然后先考究硬件，看看在硬件上到底能不能滿足我們的要求，主控芯片S3C2440，在UART一章說在系統(tǒng)時鐘下，波特率更高可達(dá)115200，然后注釋中說如果Pclk達(dá)到60M，可以實現(xiàn)921600，我就按他說的，將主頻提高，順便將pclk提高到了60M，發(fā)現(xiàn)921600根本實現(xiàn)不了，230400波特率雖然能通，但是錯誤率很高，根本無法用，然后我又嘗試著將Pclk提高到了70M，通過這種飲鴆止渴的方式，波特率可以提高到230400并且穩(wěn)定傳輸，但是更高的波特率則無法實現(xiàn)，而Pclk不能無限提高，因為我們開發(fā)板還連接了觸摸屏，在Pclk70M的情況下，觸摸屏經(jīng)常重啟，說明這個方案不可行，所以就pass掉了，下面簡單說一下我怎么更改的系統(tǒng)時鐘Fclk,Hclk,Pclk。這三個時鐘的關(guān)系以及計算方法我就不贅述了，我主要參考博客

進(jìn)行修改

1）首先找到bootloader中 INC文件夾下的Option.inc文件，打開以后，找到如下代碼段，這段代碼就是主頻400M時對應(yīng)的M，P和S值設(shè)置，需要更改主頻的話虛野更改其中相應(yīng)的數(shù)值幾個（后來我發(fā)現(xiàn)，其實這個地方不改也行，因為最終起作用的是第二步）

CLKDIV_VAL EQU5

;1:4:8

M_MDIV EQU

127 ;127

M_PDIV EQU

2 ;2

M_SDIV EQU

1 ; 2440A

M_SDIV EQU

0 ; 2440X

2）找到u2440mon.c，然后在main（）函數(shù)中找到如下代碼，修改case2中的mpll_val = (92flags & UPF_SPD_MASK) == UPF_SPD_CUST)

quot = port->custom_divisor;

else

quot = s3c24xx_serial_getclk(port, &clksrc, &clk, baud);

/* check to see if we need to change clock source */

if (ourport->clksrc != clksrc || ourport->baudclk != clk) {

s3c24xx_serial_setsource(port, clksrc);

if (ourport->baudclk != NULL && !IS_ERR(ourport->baudclk)) {

clk_disable(ourport->baudclk);

ourport->baudclk = NULL;

}

clk_enable(clk);

ourport->clksrc = clksrc;

ourport->baudclk = clk;

}

其中，uart_get_baud_rate（）函數(shù)用于計算出上位機(jī)程序到設(shè)置的波特率的值，經(jīng)我調(diào)試得知，上位機(jī)波特率從2400到921600都可以被準(zhǔn)確的計算出來；所以這個函數(shù)跳過，然后看最后那個if語句，這個語句的作用是產(chǎn)看目前的時鐘源是否與設(shè)置的時鐘源相同，如果不相同，則按照設(shè)置的時鐘源進(jìn)行更改，這里面還涉及l(fā)inux下的關(guān)于管理時鐘的一個結(jié)構(gòu)體clk結(jié)構(gòu)體，參照博客

以及

我找到了linux下的mach-dk2440.c這個文件，這個文件中定義了串口所用的clk結(jié)構(gòu)體，這也是linux系統(tǒng)啟動時對串口的初始化配置結(jié)構(gòu)體都在這，但是我更改過這個地方，讓他初始化配置是選擇fclk作為串口的時鐘源，但是我發(fā)現(xiàn)這并沒有效果，所以繼續(xù)尋找中。

這樣就剩下一個函數(shù)可以考慮了，s3c24xx_serial_getclk（），進(jìn)入這個函數(shù)你會發(fā)現(xiàn)，這個函數(shù)是對串口時鐘及波特率一個全面的配置，進(jìn)入這個函數(shù)中，就有個結(jié)構(gòu)體tmp_clksrc，這個結(jié)構(gòu)體很關(guān)鍵，他的內(nèi)容如下：

static struct s3c24xx_uart_clksrc tmp_clksrc = {

.name = “pclk”,

.min_baud

= 0,

.max_baud

= 0,

.divisor

= 1,

};

從這個名字中就可以看出，它把串口的時鐘源內(nèi)定成為了pclk，這也是罪魁禍?zhǔn)祝钱?dāng)我把name更改為fclk時，整個系統(tǒng)就無法啟動了，包括前面說的更改mach-dk2440.c中初始化配置，也是無法啟動，后來在配置串口是做了一個判斷，當(dāng)波特率低于202300時，才有系統(tǒng)源配置不變，當(dāng)波特率高于202300時，不在采用tmp_clksrc這個結(jié)構(gòu)體，而是采用我自己定義的一個結(jié)構(gòu)體，當(dāng)然就是把name改成fclk，發(fā)現(xiàn)雖然只是能夠更改里面部分參數(shù)的時鐘源，而正在的時鐘源還是pclk，說明我的更改根本么有生效，由于這個linux調(diào)用太龐雜了，我就抱著試試看的態(tài)度，也是沒有辦法的辦法，在配置完串口時鐘的代碼之后，添加了如下幾行代碼，直接更改S3C2440的寄存器，我知道這樣做是很不“道德”的，而且很容易引起系統(tǒng)混亂，但是我只是這么試試，沒想到還真的有用。

在 samsung.c文件中添加

if (baud >=)

{

printk(“baud >[email protected]\n”);

__raw_writel(0x1fc5,S3C24XX_VA_UART0 + S3C2410_UCON);

__raw_writel(0x0fc5,S3C24XX_VA_UART1 + S3C2410_UCON);

__raw_writel(0x8fc5,S3C24XX_VA_UART2 + S3C2410_UCON);

__raw_writel(32,S3C24XX_VA_UART0 + S3C2410_UCON+0x24);//保證控制臺的波特率還是115200用于顯示

__raw_writel(3,S3C24XX_VA_UART1 + S3C2410_UCON+0x24);//921600

//__raw_writel(3,S3C24XX_VA_UART1 + S3C2410_UCON+0x24);

}

上面這段代碼經(jīng)我多次試驗得到的，因為一開始用的系統(tǒng)主時鐘fclk為400M，這樣算出來UBRDIV1分頻應(yīng)該為3，但是這樣的話錯誤率比較高，還是導(dǎo)致無法傳輸，至此我終于明白手冊上為什么說pclk在60M 可以實現(xiàn)921600了，因為用60M時鐘計算的話，分頻UBRDIV1為3.069，最接近整數(shù)3，所以在這個錯誤率下可以實現(xiàn)921600的波特率傳輸，所以我將系統(tǒng)時鐘fclk設(shè)置為420M，其中MDIV=97，PDIV=1，SDIV=1，而ucon0=0x1fc5，ucon1=0x0fc5，ucon2=0x8fc5，這樣n=1+6=7，所以串口的時鐘源為fclk/n=60M，可以得到精確的921600波特率，所以實現(xiàn)我剛開始的目標(biāo)，其實要實現(xiàn)其他的波特率也可以，比如460800，計算后主時鐘fclk（盡量算出的分頻UBRDIV1最貼近整數(shù)），然后就可以實現(xiàn)了。

在這還有個小想法，提高串口波特率，還可以使用USB轉(zhuǎn)串口，因為USB轉(zhuǎn)串口可以實現(xiàn)921600，而linux中以及集成了USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動，只需要在調(diào)用串口的那個open函數(shù)中改為調(diào)用USB轉(zhuǎn)串口的節(jié)點(diǎn)即可，當(dāng)然，這個方案我沒有試，因為我們就一個USB口，而且還被占用了，所以希望有需要的朋友可以試一下。

用 stty 命令（使用前請確認(rèn)你的終端設(shè)備確實支持這個速率），比如

stty# 設(shè)置 baud rate 到

stty speed # 查看當(dāng)前終端 baud rate

# 如果不是設(shè)置當(dāng)洞銷前終端段游，則用下面的命令納燃游設(shè)置指定終端設(shè)備

stty -F /dev/

88、四時田園雜興范大成

linux uart測試程序的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于linux uart測試程序,Linux系統(tǒng)下的UART測試程序詳解,linux下uart的文件節(jié)點(diǎn)是怎樣創(chuàng)建的,如何在S3C2440上linux操作系統(tǒng)下將串口的波特率提高以致921600的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。

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