C++编程笔记：串口通信在windows环境和linux环境下的异同和代码实现

1. 串口通信流程

不管是对于windows还是linux，串口通信的流程都是以下4步：
1. 打开串口
2. 设置串口
3. 发送、接收数据
4. 关闭串口

1.1 头文件配置

• windows下：

#include        /*Windows API函数库*/

• linux下：

#include           /*文件控制定义*/
#include         /*POSIX 终端控制定义*/
#include           /*标准输入输出定义*/
#include          /*标准函数库定义*/
#include          /*Unix 标准函数定义*/
#include     
#include     

1.2 打开串口

• windows下：
  用CreateFile函数来打开串口句柄，首先看到，该类中的串口句柄为HANDLE SerialHandle；该句柄在应用CreateFile()函数创建后，就得到了指定了的串口句柄，其后，几乎所有的函数要对串口进行操作时，必须通过SerialHandle进行。

HANDLE SerialHandle;

char buf[256] = {};
sprintf(buf, "\\\\.\\%s", com);         //格式化字符串
//打开串口
SerialHandle = CreateFileA(buf, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, 0);    //同步模式打开串口

if (SerialHandle == INVALID_HANDLE_VALUE)           //打开串口失败
        return false;

• linux下：
  在Linux下串口文件是位于／dev下，串口1为／dev／ttySO，串口2为／dev／ttySl，通过调用open()打开串口设备，返回一个整形文件句柄，以后所有的端口操作都针对这个句柄进行。如果open()出错，则返回．1。open()函数带有2个参数，其中参数1为要打开的设备文件名，参数2为打开方式。

int fd; 
//打开串口
fd = open(com, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);       //O_RDWR 读写方式打开；O_NOCTTY 不允许进程管理串口（不太理解，一般都选上）；O_NDELAY 非阻塞（默认为阻塞，打开后也可以使用fcntl()重新设置）

if (-1 == fd)
    return false;

1.3 设置串口

• windows下：
  在打开通讯设备句柄后，常常需要对串口进行一些初始化配置工作。这需要通过一个DCB结构来进行。DCB结构包含了诸如波特率、数据位数、奇偶校验和停止位数等信息。在查询或配置串口的属性时，都要用DCB结构来作为缓冲区。一般用CreateFile打开串口后，可以调用GetCommState函数来获取串口的初始配置。要修改串口的配置，应该先修改DCB结构，然后再调用SetCommState函数设置串口。

    //设置串口参数
    //读串口原来的参数设置
    DCB dcb;
    GetCommState(SerialHandle, &dcb);   //串口打开方式

    //串口参数配置 
    dcb.DCBlength = sizeof(DCB);
    dcb.BaudRate = 9600;
    dcb.ByteSize = 8;
    dcb.Parity = EVENPARITY;
    dcb.StopBits = ONESTOPBIT;
    dcb.fBinary = TRUE;                 //  二进制数据模式
    dcb.fParity = TRUE;

    if (!SetCommState(SerialHandle, &dcb))
        return false;

    SetupComm(SerialHandle, 1024, 1024);    //设置缓冲区
    return true;

• linux下：
  进行串口操作之前，先要对串口通讯的波特率、校验位、输入／输出方式等参数进行设置。Linux下的串口设置实际上是根据POSIX规范来设置的。POSIX规范是由IEEE提出的，用于定义一系列可移植的操作系统接口。串口设置的所有参数都包含在Termios结构中。Linux提供了两个函数对termios进行操作，它们是tcgetattr()和tcsetattr()。tcgetattr()函数获得指定串口的设置情况，tesetattr()函数用来设置串口的参数。

    //串口参数配置 
    struct termios options;                     // 串口配置结构体
    tcgetattr(fd,&options);                     // 获取串口原来的参数设置
    bzero(&options,sizeof(options));

    options.c_cflag  |= B9600 | CLOCAL | CREAD; // 设置波特率，本地连接，接收使能
    options.c_cflag &= ~CSIZE;                     // 屏蔽数据位
    options.c_cflag  |= CS8;                    // 数据位为 8 ，CS7 for 7 
    options.c_cflag &= ~CSTOPB;                // 一位停止位， 两位停止为 |= CSTOPB
    options.c_cflag |= PARENB;                  // 有校验
    options.c_cflag &= ~PARODD;                // 偶校验

    tcflush(fd, TCIOFLUSH);                     // 清除所有正在发生的I/O数据。
    if(tcsetattr(fd, TCSANOW, &options)!=0)     // TCSANOW立刻对值进行修改
        return  false;          

    return true;

1.4 发送、接收数据

• windows下：
  使用ReadFile和WriteFile读写串口，在用ReadFile和WriteFile读写串口时，既可以同步执行，也可以重叠执行。在同步执行时，函数直到操作完成后才返回。这意味着同步执行时线程会被阻塞，从而导致效率下降。在重叠执行时，即使操作还未完成，这两个函数也会立即返回，费时的I/O操作在后台进行。ReadFile函数只要在串口输入缓冲区中读人指定数量的字符，就算完成操作。而WriteFile函数不但要把指定数量的字符拷入到输出缓冲区，而且要等这些字符从串行口送出去后才算完成操作。

    //发送数据
    char pData[] = {};
    DWORD WriteNum = 0;
    if (WriteFile(SerialHandle, pData, sizeof(pData), &WriteNum, 0))
            return true;

    return false;

• linux下：
  串口配置完成后，把串口当作文件来读写。调用write()函数读写端口，返回实际读写的字节数，如果有错误发生则返回一1。在主线程中写数据，因为写是可以控制的，write
  (fd，&WriteData，sizeof(WriteData))；而读的时候不知道数据什么时候会到，所以要建立一个线程专门用来读数据，在这个线程中，循环地用Read读串口。在程序结束时关闭串口close(fd)。串口配置完成后，把串口当作文件来读写。调用read()函数读写端口，返回实际读写的字节数，如果有错误发生则返回一1。

    //发送数据
    char pData[] = {};
    int WriteNum = write(fd,pDataOpenO01,sizeof(pDataOpenO01));
    if (WriteNum!=-1)
        return false;

    return true;

1.5 关闭串口

• windows下：
  调用ClosePort()函数来关闭串口。

    if (SerialHandle != INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        CloseHandle(SerialHandle);
        SerialHandle = INVALID_HANDLE_VALUE;
        return true;
    }
    else
        return false;

• linux下：
  关闭串口就是关闭文件。使用close()关闭打开的串口，唯一的参数是打开串口的文件描述符。

    int flag=close(fd);
    if (flag!=0)
        return false;

    return true;

Reference

• Linux环境与Windows环境交互串口通信设计