随着嵌入式系统和物联网技术的发展，串口通信作为一种基本的通信方式，在工业控制、数据采集、远程监控等领域得到了广泛应用。C语言作为一种高效、灵活的编程语言，在串口通信编程中具有得天独厚的优势。本文将详细介绍C语言实现串口通信的源码解析，并结合实际应用场景进行讲解。

一、串口通信基础

1.串口概述

串口（Serial Port），全称串行通信接口，是一种用于数据传输的接口标准。串口通信是通过串行数据传输，将数据一位一位地依次发送，从而实现数据交换的一种通信方式。串口通信具有成本低、接口简单、易于实现等特点。

2.串口通信协议

串口通信协议主要包括以下几部分：

（1）波特率（Baud Rate）：指单位时间内传输的位数，单位为bps（比特/秒）。

（2）数据位（Data Bits）：指一个字节中实际传输的数据位数，常见的有7位、8位等。

（3）停止位（Stop Bits）：指数据传输结束后，用于表示数据传输结束的额外位，常见的有1位、2位等。

（4）校验位（Parity Bit）：用于检测数据传输过程中是否出现错误，常见的有奇校验、偶校验、无校验等。

二、C语言实现串口通信的源码解析

1.串口初始化

在C语言中，使用串口通信之前，首先需要初始化串口。以下是一个使用Linux系统下POSIX线程库（pthread）和串口通信库（termios）实现串口初始化的示例代码：

`c

include <stdio.h>

include <stdlib.h>

include <fcntl.h>

include <unistd.h>

include <errno.h>

include <termios.h>

int serialopen(const char *dev) { int fd = open(dev, ORDWR | ONOCTTY | ONDELAY); if (fd < 0) { perror("open serial port"); return -1; } return fd; }

void serialconfig(int fd, int baudrate) { struct termios options; tcgetattr(fd, &options); cfsetispeed(&options, baudrate); cfsetospeed(&options, baudrate); options.ccflag &= ~PARENB; // 无校验位 options.ccflag &= ~CSTOPB; // 1个停止位 options.ccflag &= ~CSIZE; options.ccflag |= CS8; // 8位数据位 options.ccflag |= CREAD | CLOCAL; // 允许接收，忽略modem控制线 options.clflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); // 不使用规范模式，关闭回显和信号 options.ciflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); // 关闭软件流控制 options.c_oflag &= ~OPOST; // 不转换输出 tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); }

int main(int argc, char argv[]) { const char dev = "/dev/ttyS0"; // 串口设备文件 int fd = serialopen(dev); if (fd < 0) { return -1; } serialconfig(fd, B9600); // 设置波特率为9600 // ... 进行其他操作 ... close(fd); return 0; } `

2.串口读写

串口通信主要涉及数据的读写操作。以下是一个使用select函数实现串口读写的示例代码：

`c

include <stdio.h>

include <stdlib.h>

include <unistd.h>

include <fcntl.h>

include <errno.h>

include <termios.h>

include <sys/select.h>

include <sys/time.h>

int serial_open(const char *dev) { // ... 串口打开函数 ... }

void serial_config(int fd, int baudrate) { // ... 串口配置函数 ... }

int main(int argc, char argv[]) { const char dev = "/dev/ttyS0"; // 串口设备文件 int fd = serialopen(dev); if (fd < 0) { return -1; } serialconfig(fd, B9600); // 设置波特率为9600

char buffer[1024];
fd_set read_fds;
struct timeval timeout;
int ret;
while (1) {
    FD_ZERO(&read_fds);
    FD_SET(fd, &read_fds);
    timeout.tv_sec = 5; // 超时时间设为5秒
    timeout.tv_usec = 0;
    ret = select(fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout);
    if (ret > 0) {
        if (FD_ISSET(fd, &read_fds)) {
            int len = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
            if (len > 0) {
                printf("Received: %s\n", buffer);
            }
        }
    } else if (ret == 0) {
        printf("Timeout\n");
    } else {
        perror("select");
    }
}
close(fd);
return 0;

} `

3.串口关闭

在使用完串口通信后，需要关闭串口，释放资源。以下是一个关闭串口的示例代码：

`c

include <unistd.h>

void serial_close(int fd) { close(fd); } `

三、串口通信应用场景

1.工业控制

在工业控制领域，串口通信可以用于设备间的数据传输，如PLC与传感器、执行器之间的数据交互。

2.数据采集

在数据采集领域，串口通信可以用于将传感器采集到的数据传输到上位机进行处理。

3.远程监控

在远程监控领域，串口通信可以用于实现远程设备的数据传输，如视频监控系统、环境监测系统等。

总结

本文详细介绍了C语言实现串口通信的源码解析，包括串口初始化、读写操作以及关闭串口等。通过学习本文，读者可以掌握串口通信的基本原理和编程方法，为实际应用打下坚实基础。在实际应用中，可根据具体需求对串口通信程序进行优化和扩展。