12.4.2. termios结构体¶
示例代码中的第三部分，使用了termios结构体，它是在POSIX规范中定义的标准接口。
Linux系统利用termios来设置串口的参数，它是在头文件
该文件中还包含了各个结构体成员可使用的宏值，
请自己使用locate命令查找该文件打开来阅读，关于termios结构体的定义摘录如下所示。
termios结构体（位于主机/usr/include/bits/termios.h文件）¶
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12struct 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 */
#define _HAVE_STRUCT_TERMIOS_C_ISPEED 1
#define _HAVE_STRUCT_TERMIOS_C_OSPEED 1
};
下面我们介绍一下各个结构体成员，主要是关注c_iflag、c_cflag以及c_ispeed、c_ospeed即可：
c_iflag：输入（input）模式标志，用于控制如何对串口输入的字符进行处理，常用的选项值见下表。
表 c_iflag选项值
选项值
作用
INPCK
启用输入奇偶检测
IGNPAR
忽略帧错误和奇偶检验错误
IGNCR
忽略输入中的回车
IXON
开启XON/XOFF流控制
IXOFF
关闭XON/XOFF流控制
c_oflag：输出（output）模式标志，用于控制串口的输出模式，常用的选项值见下表。
表 c_oflag选项值
选项值
作用
ONLCR
将输出中的换行符NL映射为回车-换行CR
OCRNL
将输出的回车映射为换行符
ONLRET
不输出回车
OFILL
发送填充字符串
c_cflag：控制（control）模式标志，用于控制串口的基本参数，如数据位、停止位等，
常用配置见下表，特别地，c_cflag结构体成员还包含了波特率的参数。
表 c_cflag选项值
选项值
作用
CSIZE
设置数据位长度，可以配置为CS5、CS6、CS7、CS8。
CSTOPB
如果设置 CSTOPB 标志，则使用两位停止位
PARENB
使能奇偶检验
PARODD
设置为奇校验
c_lflag：本地（local）模式标志，主要用于控制驱动程序与用户的交互，在串口通信中，
实际上用不到该成员变量。
选项值
作用
ISIG
如果设置 ISIG 标志，当接收到字符INTR、QUIT等字符，系统会产生相应的信号。
ECHO
是否需要回显字符
ICANON
若设置了 ICANON 标志，则表示终端处于规范式输入状态，允许使用特殊字符EOF、KILL等
ECHONL
若该标志位和ICANON标志位同时被设置，则回显换行符NL
c_cc[NCCS]：该数组包含了终端的所有特殊字符，
可以修改特殊字符对应的键值（Ctrl+C产生的^C，ASCII码为0x03），部分内容如下表。
表 c_cc中各成员对应的下标值
数组的下标值
作用
VINTR
中断字符，若接收到该字符时，会发送SIGINT信号。当设置了c_lflag的ISIG标志位时，该字母不再作为输入传递。
VERASE
删除字符，删除上一个字符。
VIM
设置非标准模式读取的最小字节数
VTIM
设置非标准模式读取时的延时值，单位为十分之一秒。
c_ispeed和c_ospeed：记录串口的输入和输出波特率（input speed和output speed），
部分可取值如下代码所示，宏定义中的数字以“0”开头，在C语言中这是表示8进制数字的方式。
波特率定义（位于/usr/include/bits/termios.h）¶
1
2
3
4
5
6
7
8//注意以0开头的数字在是C语言的8进制数字形式
#define B1200 0000011
#define B1800 0000012
#define B2400 0000013
#define B4800 0000014
#define B9600 0000015
#define B19200 0000016
#define B38400 0000017
宏定义：termios结构体内部有_HAVE_STRUCT_TERMIOS_C_ISPEED和_HAVE_STRUCT_TERMIOS_C_OSPEED
两个宏定义，它们的宏值都为1，表示它支持c_ispeed和c_ospeed表示方式，
部分标准中不支持使用这两个结构体成员表示波特率，而只使用c_cflag来表示。
直接看结构体的定义比较抽象，下面我们以修改串口波特率、数据位、校验位和停止位的示例代码进行讲解。
接下来几个小节的代码，是我们从配套代码仓库/linux_app/tty/c_full/sources/bsp_uart.c文件截取的，
该文件以比较完善的方式封装了串口的配置，而本书提取出了代码中的重点进行分析，
感兴趣的读者可以打开配套的工程文件阅读。
12.4.2.1. 配置串口波特率¶
修改终端串口波特率的示例代码如下所示。
示例代码-修改串口波特率¶
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11//定义termios型变量opt
struct termios opt;
//fd是使用open打开设备文件得到的文件句柄
// 获取串口参数opt
tcgetattr(fd, &opt);
//设置串口输出波特率
cfsetospeed(&opt, B9600);
//设置串口输入波特率
cfsetispeed(&opt, B9600);
//更新配置
tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt);
代码中使用到了头文件termios.h的库函数tcgetattr、cfsetispeed、cfsetospeed和tcsetattr。
其中tcgetattr和tcsetattr函数分别用于读取和设置串口的参数，原型如下：
1
2
3
4
5
6
7#include
#include
int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);
int tcsetattr(int fd, int optional_actions, const struct termios *termios_p);
形参fd：指定串口设备文件的文件描述符。
形参termios_p：指向串口参数的结构体termios，tcgetattr读取到的参数会保存在该结构体中，
而tcsetattr则根据该结构体配置设备参数。
形参optional_actions：仅tcsetattr函数有这个参数，它用于指示配置什么时候生效，
它支持的配置参数如下：
TCSANOW表示立即生效。
TCSADRAIN表示待所有数据传输结束后配置生效。
TCSAFLUSH表示输入输出缓冲区为空时配置有效。
跟示例代码中的一样，通常都使用选项TCSANOW，让写入的参数配置立马生效。
代码中的cfsetispeed和cfsetospeed函数分别用于设置termios结构体的输入和输出波特率，
另外还有cfsetspeed函数可以同时设置输入和输出波特率参数为相同的值，原型如下：
1
2
3
4
5int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetspeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
使用这些函数要注意两点：
speed参数需要使用类似前面代码定义的宏值。
这三个函数只是修改了termios的opt变量的内容，并没有写入到设备文件，
因此在修改完它的内容后，还需要调用tcsetattr函数，把opt变量中的配置写入到设备，使它生效。
这就是修改终端设备参数的过程，读取原配置、修改termios参数、写入termios参数。
12.4.2.2. 配置串口停止位¶
c_cflag中的标志位CSTOPB，用于设置串口通信停止位的长度。若该值为0，
则停止位的长度为1位；若设置该位为1，则停止位的长度为两位，具体实现如下所示。
示例代码-配置停止位¶
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25//在bits/termios.h文件中关于CSTOPB的定义
//注意以0开头的数字在是C语言的8进制数字形式
#define CSTOPB 0000100
//
//设置停止位示例
//定义termios型变量opt
struct termios opt;
// 获取串口参数opt
tcgetattr(fd, &opt);
/* 设置停止位*/
switch (stopbits)
{
//设置停止位为1位
case 1:
opt.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
//设置停止位为2位
case 2:
opt.c_cflag |= CSTOPB;
break;
}
//更新配置
tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt);
示例代码依然是采取了获取当前参数、修改配置、更新配置的套路。
修改配置的代码中使用了“&=~”、“|=”这种位操作方法，主要是为了避免影响到变量中的其它位，
因为在c_cflag的其它位还包含了校验位、数据位和波特率相关的配置，如果直接使用“=”赋值，
那其它配置都会受到影响，而且操作不方便。在后面学习裸机开发，对寄存器操作时会经常用到这种方式。
若没接触过这些位操作方式，可参考本书附录中《第65章 位操作方法》的说明。
简单来说，示例中的“&=~”把c_cflag变量中CSTOPB对应的数据位清0，
而“|=”则把c_cflag变量中CSTOPB对应的数据位置1，
达到在不影响其它配置的情况下把停止位配置为1位或两位。
12.4.2.3. 配置串口校验位¶
配置串口的校验位涉及到termios成员c_cflag的标志位PARENB、PARODD 以及c_iflag的标志位INPCK，
其中PARENB和INPCK共同决定是否使能奇偶校验，而PARODD 决定使用奇校验还是偶校验，
配置的示例代码如下所示。
示例代码-配置奇偶校验¶
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39//bits/termios.h的位定义
//注意以0开头的数字在是C语言的8进制数字形式
/* c_cflag bit meaning */
#define PARENB 0000400
#define PARODD 0001000
/* c_iflag bits */
#define INPCK 0000020
//
//定义termios型变量opt
struct termios opt;
// 获取串口参数opt
tcgetattr(fd, &opt);
switch (parity)
{
case 'n':
case 'N':
options.c_cflag &= ~PARENB; /* 不使用奇偶校验 */
options.c_iflag &= ~INPCK; /* 禁止输入奇偶检测 */
break;
case 'o':
case 'O':
options.c_cflag |= PARENB; /* 启用奇偶效验 */
options.c_iflag |= INPCK; /* 启用输入奇偶检测 */
options.c_cflag |= PARODD ; /* 设置为奇效验 */
break;
case 'e':
case 'E':
options.c_cflag |= PARENB; /* 启用奇偶效验 */
options.c_iflag |= INPCK; /* 启用输入奇偶检测 */
options.c_cflag &= ~PARODD; /* 设置为偶效验*/
break;
}
//更新配置
tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt);
配置非常简单，不校验时同时把PARENB和INPCK位清零，启用校验时把PARENB和INPCK同时置1，
而PARODD为1时指定为奇校验，为0时是偶校验。
12.4.2.4. 配置串口数据位¶
串口的数据位是由c_cflag中的CSIZE配置的，由于串口支持5、6、7、8位的配置，一共有四种，
所以在c_cflag中使用了两个数据位进行配置，在配置前我们需要先对CSIZE数据位清零，
然后再赋予5、6、7、8的宏配置值，具体代码如下所示。
示例代码-设置数据位长度位¶
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33//bits/termios.h的位定义
//注意以0开头的数字在是C语言的8进制数字形式
#define CSIZE 0000060
#define CS5 0000000
#define CS6 0000020
#define CS7 0000040
#define CS8 0000060
//
//定义termios型变量opt
struct termios opt;
// 获取串口参数opt
tcgetattr(fd, &opt);
//先清除CSIZE数据位的内容
opt.c_cflag &= ~CSIZE;
switch (databits) /*设置数据位数*/
{
case 5:
opt.c_cflag |= CS5;
break;
case 6:
opt.c_cflag |= CS6;
break;
case 7:
opt.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
opt.c_cflag |= CS8;
break;
}
//更新配置
tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt);
学习了使用termios结构体配置串口参数的各种方式后，请再回过头看看前面的main.c示例文件代码，
相信已经不用再介绍了。