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Linux作為一個(gè)開源的操作系統(tǒng)，在過去幾十年里已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種終端設(shè)備和服務(wù)器領(lǐng)域。它的開放性使得Linux內(nèi)核可以針對不同的硬件和應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行定制，并將其應(yīng)用于各種行業(yè)和領(lǐng)域。在眾多的應(yīng)用領(lǐng)域中，串口通信是一個(gè)非常重要的領(lǐng)域，因?yàn)榇罅康那度胧皆O(shè)備和工業(yè)自動化設(shè)備都需要使用串口進(jìn)行通信。本文將介紹Linux內(nèi)核如何實(shí)現(xiàn)串口通信的原理和實(shí)現(xiàn)方式。
一、Linux內(nèi)核與串口通信
串口通信是一種基于硬件連接的點(diǎn)對點(diǎn)通信方式，通過串口接口將兩個(gè)設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在Linux內(nèi)核中，串口通信是通過 ttyS0-ttyS3 這4個(gè)虛擬串口設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。這4個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)都是通過一個(gè)名為serial_core的Linux內(nèi)核模塊進(jìn)行管理和實(shí)現(xiàn)的。
虛擬設(shè)備節(jié)點(diǎn)是指Linux系統(tǒng)中的一種特殊文件形式，它被用于表示對對應(yīng)的硬件設(shè)備的控制接口。通過訪問特定的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用程序可以讀取和寫入特定設(shè)備的數(shù)據(jù)。在虛擬串口設(shè)備節(jié)點(diǎn)中，用戶可以使用標(biāo)準(zhǔn)的串口通信接口進(jìn)行讀寫操作，這樣無論是硬件還是軟件都可以從虛擬串口中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。
二、串口通信的實(shí)現(xiàn)方式
Linux編程接口提供了一組用于串口通信的API，用戶可以在應(yīng)用程序中使用這些API構(gòu)建串口通信程序。串口通信程序的實(shí)現(xiàn)主要分為以下兩種方式：
1.獨(dú)立進(jìn)程方式
在獨(dú)立進(jìn)程方式下，串口通信程序需要獨(dú)立運(yùn)行在一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程中，它通過對串口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行IO操作來讀寫串口數(shù)據(jù)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于靈活性高，用戶可以自由控制串口數(shù)據(jù)的傳輸和處理方式。但是，這種方式下的串口程序需要使用操作系統(tǒng)提供的進(jìn)程管理功能，所以要比另一種方式消耗更多的資源。
2.通過驅(qū)動程序方式
在這種方式下，用戶編寫一個(gè)特定的串口設(shè)備驅(qū)動程序，由驅(qū)動程序來進(jìn)行串口數(shù)據(jù)傳輸和處理。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于速度快，因?yàn)橛脩艨梢灾苯釉L問硬件設(shè)備，繞過操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理機(jī)制。但是，這種方式下的串口程序需要對驅(qū)動程序有一定的了解和掌握，不夠靈活。
三、Linux內(nèi)核實(shí)現(xiàn)串口通信的流程
在Linux內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)串口通信時(shí)，主要包括以下幾個(gè)步驟：
1.打開串口
用戶首先要通過串口設(shè)備節(jié)點(diǎn)打開串口，并設(shè)置好串口的波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)。
int fd = open(“/dev/ttyS0”,O_RDWR|O_NOCTTY);
struct termios tio;
tcgetattr(fd,&tio);
tio.c_iflag &= ~(ICRNL|IXON);
tio.c_oflag &= ~OPOST;
tio.c_lflag &= ~(ICANON|ECHO);
tio.c_cflag |= (CLOCAL|CREAD|CS8);
tio.c_cflag &= ~PARENB;
tio.c_cc[VMIN] = 1;
tio.c_cc[VTIME] = 0;
cfsetispeed(&tio,B115200);
cfsetospeed(&tio,B115200);
tcsetattr(fd,TCSANOW,&tio);
2.讀寫數(shù)據(jù)
通過串口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行IO操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。在實(shí)際讀寫操作中，用戶可以選擇使用非阻塞IO或者阻塞IO的方式，以滿足具體需求。
char buf[1024];
int len = read(fd,buf,sizeof(buf));
write(fd,buf,len);
3.關(guān)閉串口
讀寫完成后，用戶應(yīng)該及時(shí)地關(guān)閉串口設(shè)備節(jié)點(diǎn)。
close(fd);
四、
通過本文的學(xué)習(xí)，我們了解了Linux內(nèi)核如何實(shí)現(xiàn)串口通信的原理和實(shí)現(xiàn)方式。串口通信是一個(gè)非?；A(chǔ)的通信方式，也是嵌入式設(shè)備和工業(yè)自動化設(shè)備中非常重要的通信方式。在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中，我們可以根據(jù)具體需求選擇不同的實(shí)現(xiàn)方式，并通過Linux內(nèi)核提供的API來實(shí)現(xiàn)串口通信。
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請問如何將linux內(nèi)核的調(diào)試串口設(shè)置成用USB轉(zhuǎn)換的串口輸出？
首先，內(nèi)核前期的輸出鬧伍信銷銀息肯定不能被打印到USB轉(zhuǎn)的串口上，因?yàn)檫@時(shí)內(nèi)核的USB驅(qū)動還沒有加載。等到加載完USB驅(qū)動，打印信息才虧彎宴能出來，這時(shí)候基本你可以在init文件中重定向到另外一個(gè)tty就可以了。
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