嵌入式Linux—

1.終端（tty）

/dev/tty*：物理/虛擬終端

/dev/pts/*：偽終端

/dev/tty：當前進程的控制終端

/dev/tty0：當前活動的虛擬控制臺

2.行規程模式（line discipline）

比較行規程和原始模式：

1. 行規程模式

2.原始模式

?3.串口API

termios 結構體

基本的API

4.串口實驗（看看代碼怎么寫）

4.1 串口回環實驗（傳出去馬上傳回來）

自定義 set_opt?設置串口參數函000數:

自定義 open_port 打開串口設備函數?

main函數示例

4.2 GPS 模塊實驗（不看也行，差不多的，就是加了點應用性）

1.終端（tty）

**/dev/tty*：物理/虛擬終端**

/dev/ttyS*：物理串口（如 RS-232）

/dev/ttyUSB*：USB 轉串口設備

/dev/tty1 ~?tty63：本地虛擬控制臺（通過 Ctrl+Alt+F1~F12 切換）

**/dev/pts/*：偽終端**

特點：
????????動態創建：由終端模擬器或 SSH 會話按需生成，退出后自動消失。

????????無硬件關聯：完全由軟件模擬，用于多用戶會話管理。

典型用途：

????????SSH 遠程連接

????????圖形界面中的終端模擬器（就是Ubuntu圖形化界面的終端，雖然它是tty2，但它是運行在?X Server/Wayland?上的，而不是原生的文本控制臺，是通過偽終端（/dev/pts/*）實現的，與 /dev/tty0 無直接關聯）

/dev/tty：當前進程的控制終端

????????指向當前會話實際使用的終端設備。

切換到 tty3，執行su root之后，執行下面命令觀察現象：

while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty; sleep 3; done

現象：只有執行命令的那個終端會收到并打印信息?

/dev/tty0：當前活動的虛擬控制臺

代表當前前臺虛擬終端，不適用于偽終端（如 SSH 或圖形終端）

切換到 tty3，執行su root之后，執行下面命令觀察現象：

while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty0; sleep 3; done

現象：把哪個終端切換到前臺，那個終端就會收到并打印信息

2.行規程模式（line discipline）

在終端和串口通信的過程中，設備和程序之間有一個行規程模式處理方式

韋的圖，大致意思就是說 pc 在調試開發板的串口終端上輸入一個字符 “a” ，通過串口傳到開發板后，先不傳入程序（app）中，而是保存在行規程中，然后行規程會把當前字符回傳給 pc，所以串口終端界面上會出現我們輸入的字符，這個過程叫做 “回顯”，需要退格刪掉一個字符也是把退格傳到行規程，行規程刪除字符后再把現存字符回顯到 pc 上。直到行規程收到 “回車鍵” ，才會把保存的字符都發送給程序（app）處理

后面需要把設備的行規程模式設置為原始模式，是因為需要把信息的處理全權交給程序

比較行規程和原始模式：

1. 行規程模式

特點：

????????行緩沖：數據按行處理（遇到\n或EOF才提交給程序）

????????字符回顯：輸入字符會顯示在終端上

????????特殊字符處理：支持Ctrl+C（中斷）、Ctrl+Z（暫停）等控制功能

典型場景：

????????用戶交互式終端（如SSH會話、本地Shell）

????????需要逐行輸入的命令行工具

示例：在行規程模式下，輸入 hello 后按回車，程序才會收到完整字符串

2.原始模式

特點：

????????無緩沖：數據立即傳遞給程序，無需等待行結束符

????????無回顯：輸入字符不自動顯示

????????禁用控制字符：Ctrl+C等被視為普通數據

????????完全控制：可精確設置數據位、超時等參數

典型場景：

????????串口通信（如與單片機、傳感器通信）

????????需要實時響應的應用（如游戲、網絡協議棧）

????????二進制數據傳輸

示例：在原始模式下，每次接收到1個字節就會立即觸發讀取操作。

可以看看下面原因：

?3.串口API

在 Linux 系統中，操作設備的統一接口就是：open/ioctl/read/write。

對于 UART，又在 ioctl 之上封裝了很多函數，主要是用來設置行規程等參數

所以UART應用編程的套路就是：

open；
設置行規程，比如波特率、數據位、停止位、檢驗位、RAW 模式（ioctl）；
read/write；

termios 結構體

struct termios 是 Linux 系統中用于終端 I/O 控制的關鍵數據結構，定義在 <termios.h> 頭文件中。它包含了終端設備的全部控制參數，用于配置串口、控制臺等設備的通信行為。

基本的API

tc：terminal contorl
cf：control flag

tcgetattr：獲取終端的屬性
tcsetattr：修改終端參數
tcflush：清空終端未完成的輸入/輸出請求及數據
cfsetispeed：?設置輸入波特率
cfsetospeed：?設置輸出波特率
cfsetspeed： 同時設置輸入、輸出波特率

這些API其實就是修改上面的 termios 結構體，這些函數更底層其實就是調用 ioctl 修改 termios 結構體

4.串口實驗（看看代碼怎么寫）

4.1 串口回環實驗（傳出去馬上傳回來）

自定義 set_opt?設置串口參數函000數:

/*** 設置串口參數* @param fd      串口文件描述符* @param nSpeed  波特率（2400/4800/9600/115200）* @param nBits   數據位（7或8）* @param nEvent  校驗方式（N:無校驗，O:奇校驗，E:偶校驗）* @param nStop   停止位（1或2）* @return        成功返回0，失敗返回-1*/
int set_opt(int fd, int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop) 
{struct termios newtio, oldtio;/* 1. 獲取當前串口配置 */if (tcgetattr(fd, &oldtio) != 0) {perror("tcgetattr failed");return -1;}/* 2. 初始化新配置結構體 */bzero(&newtio, sizeof(newtio));/* 3. 設置控制模式標志 */newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD;  // 保持本地連接和啟用接收newtio.c_cflag &= ~CSIZE;          // 清除數據位掩碼/* 4. 設置輸入/輸出模式 */newtio.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);  // 原始輸入模式（非規范模式）newtio.c_oflag &= ~OPOST;                           // 原始輸出模式（無處理）/* 5. 設置數據位 */switch (nBits) {case 7:newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8:newtio.c_cflag |= CS8;break;default:newtio.c_cflag |= CS8;  // 默認8位數據位break;}/* 6. 設置校驗位 */switch (nEvent) {case 'O':  // 奇校驗newtio.c_cflag |= PARENB | PARODD;newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);break;case 'E':  // 偶校驗newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag &= ~PARODD;newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);break;case 'N':  // 無校驗newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;}/* 7. 設置波特率 */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:  // 默認9600cfsetispeed(&newtio, B9600);cfsetospeed(&newtio, B9600);break;}/* 8. 設置停止位 */if (nStop == 1) {newtio.c_cflag &= ~CSTOPB;  // 1位停止位} else if (nStop == 2) {newtio.c_cflag |= CSTOPB;   // 2位停止位}/* 9. 設置非規范模式下的讀取參數 */newtio.c_cc[VMIN]  = 1;   // 最小讀取字節數：至少讀取1字節才返回newtio.c_cc[VTIME] = 0;   // 超時時間（單位：0.1秒），0表示無限等待//等待第1個數據的時間//比如VMIN設為10表示至少讀到10個數據才返回,但是沒有數據總不能一直等吧? 可以設置VTIME，如果超時時間內至少讀到了1個字節，那就繼續等待，完全讀到VMIN個數據再返回/* 10. 清空輸入緩沖區 */tcflush(fd, TCIFLUSH);/* 11. 應用新配置（立即生效） */if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio) != 0) {perror("tcsetattr failed");return -1;}return 0;
}

自定義 open_port 打開串口設備函數?

/*** 打開并初始化串口設備* @param com 串口設備路徑（如 "/dev/ttyS0"）* @return 成功返回文件描述符，失敗返回-1*/
int open_port(char *com) 
{int fd;/* 以讀寫模式打開串口設備，并確保不被用作控制終端 */fd = open(com, O_RDWR | O_NOCTTY);if (fd == -1) {perror("open serial port failed");return -1;}/* 顯式設置文件狀態標志為阻塞模式，也就是當程序無法讀/寫數據，程序會休眠*/if (fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0) {perror("fcntl F_SETFL failed");close(fd);  // 失敗時關閉文件描述符return -1;}return fd;  // 返回有效的文件描述符
}

main函數示例

/*** 串口通信測試程序* 功能：打開串口，配置參數（115200,8N1），實現簡單的回顯測試*/
int main(int argc, char **argv) 
{int fd;      // 串口文件描述符int iRet;    // 操作返回值char c;      // 讀寫數據的緩沖區/* 參數檢查 */if (argc != 2) {printf("Usage: %s </dev/ttySAC1 or other>\n", argv[0]);return -1;}/* 1. 打開串口 */fd = open_port(argv[1]);if (fd < 0) {printf("open %s err!\n", argv[1]);return -1;}/* 2. 配置串口參數（115200波特率，8數據位，無校驗，1停止位）*/iRet = set_opt(fd, 115200, 8, 'N', 1);if (iRet) {printf("set port err!\n");close(fd);  // 配置失敗時關閉串口return -1;}/* 3. 串口讀寫測試 */printf("Enter a char: ");while (1) {/* 從標準輸入獲取字符 */scanf("%c", &c);/* 寫入串口 */iRet = write(fd, &c, 1);if (iRet != 1) {printf("write failed\n");continue;}/* 從串口讀取回顯數據（非阻塞模式立即返回）*/iRet = read(fd, &c, 1);if (iRet == 1) {printf("get: %02x %c\n", c, c);  // 打印十六進制和ASCII格式} else {printf("can not get data\n");}}close(fd);  // 理論上不會執行到這里return 0;
}

因為有可能會出現讀取串口數據時，由于串口回環設備傳輸太慢，導致發送后回環讀取時會出現讀取失敗的情況，是因為數據還沒傳到。

set_opt 中：

newtio.c_cc[VMIN]  = 1;   // 最小讀取字節數：至少讀取1字節才返回
newtio.c_cc[VTIME] = 0;   // 超時時間（單位：0.1秒），0表示無限等待//等待第1個數據的時間//比如VMIN設為10表示至少讀到10個數據才返回,但是沒有數據總不能一直等吧? 可以設置VTIME，如果超時時間內至少讀到了1個字節，那就繼續等待，完全讀到VMIN個數據再返回

這兩段代碼就設置了等待數據時間（這里設置為0，即無限等待）

這就解決了問題，把數據等到程序才繼續運行，否則就一直阻塞

4.2 GPS 模塊實驗（不看也行，差不多的，就是加了點應用性）

使用串口接收數據，收到的數據包含：$GPGGA（GPS 定位數據）、$GPGLL （地理定位信息）、$GPGSA（當前衛星信息）、$GPGSV（可見衛星狀態信息）、 $GPRMC（推薦最小定位信息）、$GPVTG（地面速度信息）

只分析$GPGGA (Global Positioning System Fix Data)即可，它包含了 GPS 定位經緯度、質量因子、HDOP、高程、參考站號等字段。

數據標準格式：
$GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，M，<10>，M，<11>，<12>*hh

其他關于gps的介紹看手冊吧，這里只放代碼

沿用上面的 set_opt 和 open_port 函數

/*** GPS數據讀取與解析程序* 功能：從串口讀取GPS模塊的NMEA數據并解析位置信息*//*** 從串口讀取一行GPS原始數據* @param fd 串口文件描述符* @param buf 存儲讀取數據的緩沖區* @return 成功返回0，失敗返回-1*/
int read_gps_raw_data(int fd, char *buf)
{int i = 0;int iRet;char c;int start = 0;  // 標記是否開始接收有效數據while (1) {iRet = read(fd, &c, 1);  // 每次讀取1個字符if (iRet == 1) {if (c == '$') {  // NMEA語句起始符start = 1;i = 0;       // 重置緩沖區索引}if (start) {buf[i++] = c;  // 存儲有效數據}// 遇到換行符表示一行數據結束if (c == '\n' || c == '\r') {buf[i] = '\0';  // 添加字符串結束符return 0;}} else {return -1;  // 讀取失敗}}
}/*** 解析GPS原始數據（GPGGA格式）* @param buf 原始數據緩沖區* @param time 存儲時間信息* @param lat 存儲緯度* @param ns 存儲南北半球* @param lng 存儲經度* @param ew 存儲東西半球* @return 成功返回0，失敗返回-1*/
int parse_gps_raw_data(char *buf, char *time, char *lat, char *ns, char *lng, char *ew)
{char tmp[10];// 檢查數據有效性if (buf[0] != '$') {  // 必須以$開頭return -1;} else if (strncmp(buf+3, "GGA", 3) != 0) {  // 必須是GPGGA語句return -1;} else if (strstr(buf, ",,,,,")) {  // 無效定位數據printf("Place the GPS to open area\n");return -1;} else {// 解析關鍵字段sscanf(buf, "%[^,],%[^,],%[^,],%[^,],%[^,],%[^,]",tmp, time, lat, ns, lng, ew);return 0;}
}/** 主函數* 用法：./gps_reader </dev/ttySAC1 or other>*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;              // 串口文件描述符int iRet;            // 函數返回值char buf[1000];      // 原始數據緩沖區char time[100];      // 時間字段char Lat[100];       // 緯度字段char ns[100];        // 南北半球標識char Lng[100];       // 經度字段char ew[100];        // 東西半球標識float fLat, fLng;    // 轉換后的經緯度/* 1. 參數檢查 */if (argc != 2) {printf("Usage: %s </dev/ttySAC1 or other>\n", argv[0]);return -1;}/* 2. 打開串口 */fd = open_port(argv[1]);if (fd < 0) {printf("open %s err!\n", argv[1]);return -1;}/* 3. 配置串口（9600波特率，8N1）*/iRet = set_opt(fd, 9600, 8, 'N', 1);if (iRet) {printf("set port err!\n");close(fd);return -1;}/* 4. 主循環：讀取并解析GPS數據 */while (1) {/* 讀取一行NMEA數據 */iRet = read_gps_raw_data(fd, buf);/* 解析GPGGA數據 */if (iRet == 0) {iRet = parse_gps_raw_data(buf, time, Lat, ns, Lng, ew);}/* 打印解析結果 */if (iRet == 0) {printf("\n------ GPS Data ------\n");printf("Time : %s\n", time);printf("Lat  : %s %s\n", Lat, ns);printf("Lng  : %s %s\n", Lng, ew);/* 轉換緯度格式：ddmm.mmmm → 十進制 */sscanf(Lat+2, "%f", &fLat);fLat = fLat / 60;fLat += (Lat[0] - '0')*10 + (Lat[1] - '0');/* 轉換經度格式：dddmm.mmmm → 十進制 */sscanf(Lng+3, "%f", &fLng);fLng = fLng / 60;fLng += (Lng[0] - '0')*100 + (Lng[1] - '0')*10 + (Lng[2] - '0');printf("Decimal Coordinates:\n");printf("Lng,Lat: %.06f,%.06f\n", fLng, fLat);}}close(fd);  // 理論上不會執行到這里return 0;
}