Linux UART编程 驱动蓝牙芯片

Posted 2023-01-17 Wireless_Link

在熟悉了UART概念后，我们要学以致用，在Linux用起来来驱动起来蓝牙芯片！

我们直接借用man来看下，命令如下： man termios

1.头文件引用

#include <termios.h>
#include <unistd.h>

2.串口打开关闭

open(“/dev/ttyUSB0”, O_RDWR|O_NOCTTY);
close(fd);

Linux秉行一切皆文件的，所以打开关是用open,关闭串口使用close

3.串口配置的重要结构体

struct termios 

    tcflag_t c_iflag; /* input flags */
    tcflag_t c_oflag; /* output flags */
    tcflag_t c_cflag; /* control flags */
    tcflag_t c_lflag; /* local flags */
    cc_t c_cc[NCCS]; /* control characters */
;

下面我们来分别介绍下各个flag!

3.1 c_iflag输入模式标志，控制终端输入方式

在输入值传给程序之前控制其处理的方式

• IGNBRK 忽略BREAK键输入
• BRKINT 如果设置了IGNBRK，BREAK键的输入将被忽略，如果设置BRKINT ，将产生SIGINT中断
• IGNPAR 忽略奇偶校验错误
• PARMRK 标识奇偶校验错误
• INPCK 允许输入奇偶校验
• ISTRIP 去除字符的第8个比特
• INLCR 将输入的NL（换行）转换成CR（回车）
• IGNCR 忽略输入的回车
• ICRNL 将输入的回车转化成换行（如果IGNCR未设置的情况下）
• IUCLC 将输入的大写字符转换成小写字符（非POSIX）
• IXON 允许输入时对XON/XOFF流进行控制
• IXANY 输入任何字符将重启停止的输出
• IXOFF 允许输入时对XON/XOFF流进行控制
• IMAXBEL 当输入队列满的时候开始响铃，Linux在使用该参数而是认为该参数总是已经设置

3.2 c_oflag输出模式标志，控制终端输出方式

负责控制输出字元的处理方式

• OPOST 处理后输出
• OLCUC 将输入的小写字符转换成大写字符（非POSIX）
• ONLCR 将输入的NL（换行）转换成CR（回车）及NL（换行）
• OCRNL 将输入的CR（回车）转换成NL（换行）
• ONOCR 第一行不输出回车符
• ONLRET 不输出回车符
• OFILL 发送填充字符以延迟终端输出
• OFDEL 以ASCII码的DEL作为填充字符，如果未设置该参数，填充字符将是NUL（‘/0’）（非POSIX）
• NLDLY 换行输出延时，可以取NL0（不延迟）或NL1（延迟0.1s）
• CRDLY 回车延迟，取值范围为：CR0、CR1、CR2和 CR3
• TABDLY 水平制表符输出延迟，取值范围为：TAB0、TAB1、TAB2和TAB3
• BSDLY 空格输出延迟，可以取BS0或BS1
• VTDLY 垂直制表符输出延迟，可以取VT0或VT1
• FFDLY 换页延迟，可以取FF0或FF1

3.3 c_cflag控制模式标志，指定终端硬件控制信息

用于控制终端设备的硬件设置

• CBAUD 波特率（4+1位）（非POSIX）
• CBAUDEX 附加波特率（1位）（非POSIX）
• CSIZE 字符长度，取值范围为CS5、CS6、CS7或CS8
• CSTOPB 设置两个停止位
• CREAD 使用接收器
• PARENB 使用奇偶校验
• PARODD 对输入使用奇偶校验，对输出使用偶校验
• HUPCL 关闭设备时挂起
• CLOCAL 忽略调制解调器线路状态
• CRTSCTS 使用RTS/CTS流控制

3.4 c_lflag本地模式标志，控制终端编辑功能

主要用来控制终端设备不同的特色

• ISIG 当输入INTR、QUIT、SUSP或DSUSP时，产生相应的信号
• ICANON 使用标准输入模式，允许使用特殊字符 EOF, EOL, EOL2, ERASE, KILL, LNEXT, REPRINT, STATUS, 和 WERASE，以及按行的缓冲
• XCASE 在ICANON和XCASE同时设置的情况下，终端只使用大写。如果只设置了XCASE，则输入字符将被转换为小写字符，除非字符使用了转义字符（非POSIX，且Linux不支持该参数）
• ECHO 显示输入字符
• ECHOE 如果ICANON同时设置，ERASE将删除输入的字符，WERASE将删除输入的单词
• ECHOK 如果ICANON同时设置，KILL将删除当前行
• ECHONL 如果ICANON同时设置，即使ECHO没有设置依然显示换行符
• ECHOPRT 如果ECHO和ICANON同时设置，将删除打印出的字符（非POSIX）
• TOSTOP 向后台输出发送SIGTTOU信号

3.5 C_LINE行控制 c_cc[NCCS]控制字符

• 提供使用者设定一些特殊的功能， 如Ctrl+C的字元组合。
• 特殊控制字元主要是利用termios结构里c_cc的阵列成员来做设定。
• c_cc阵列主要用于正规与非正规两种环境，但要注意的是正规与非正规不可混为一谈。

符号下标 (初始值) 和意义(即c_cc[]数组对应下标的数值对应含义，如c_cc[VMIN] = 3)：

• VINTR：(003, ETX, Ctrl-C, or also 0177, DEL, rubout) 中断字符。发出 SIGINT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。
• VQUIT ：(034, FS, Ctrl-) 退出字符。发出 SIGQUIT 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。
• VERASE ：(0177, DEL, rubout, or 010, BS, Ctrl-H, or also #) 删除字符。删除上一个还没有删掉的字符，但不删除上一个 EOF 或行首。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VKILL ：(025, NAK, Ctrl-U, or Ctrl-X, or also @) 终止字符。删除自上一个 EOF 或行首以来的输入。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VEOF ：(004, EOT, Ctrl-D) 文件尾字符。更精确地说，这个字符使得 tty 缓冲中的内容被送到等待输入的用户程序中，而不必等到 EOL。如果它是一行的第一个字符，那么用户程序的 read() 将返回 0，指示读到了 EOF。当设置 ICANON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VMIN :非 canonical 模式读的最小字符数（MIN主要是表示能满足read的最小字元数）。
• VEOL :(0, NUL) 附加的行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。
• VTIME ：非 canonical 模式读时的延时，以十分之一秒为单位。
• VEOL2 ：(not in POSIX; 0, NUL) 另一个行尾字符。当设置 ICANON 时可被识别。
• VSWTCH ：(not in POSIX; not supported under Linux; 0, NUL) 开关字符。(只为 shl 所用。)
• VSTART ：(021, DC1, Ctrl-Q) 开始字符。重新开始被 Stop 字符中止的输出。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VSTOP ：(023, DC3, Ctrl-S) 停止字符。停止输出，直到键入 Start 字符。当设置 IXON 时可被识别，不再作为输入传递。
• VSUSP ：(032, SUB, Ctrl-Z) 挂起字符。发送 SIGTSTP 信号。当设置 ISIG 时可被识别，不再作为输入传递。
• VDSUSP ：(not in POSIX; not supported under Linux; 031, EM, Ctrl-Y) 延时挂起信号。当用户程序读到这个字符时，发送 SIGTSTP 信号。当设置 IEXTEN 和 ISIG，并且系统支持作业管理时可被识别，不再作为输入传递。
• VLNEXT ：(not in POSIX; 026, SYN, Ctrl-V) 字面上的下一个。引用下一个输入字符，取消它的任何特殊含义。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VWERASE ：(not in POSIX; 027, ETB, Ctrl-W) 删除词。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VREPRINT ：(not in POSIX; 022, DC2, Ctrl-R) 重新输出未读的字符。当设置 ICANON 和 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VDISCARD ：(not in POSIX; not supported under Linux; 017, SI, Ctrl-O) 开关：开始/结束丢弃未完成的输出。当设置 IEXTEN 时可被识别，不再作为输入传递。
• VSTATUS ：(not in POSIX; not supported under Linux; status request: 024, DC4, Ctrl-T).

这些符号下标值是互不相同的，除了 VTIME，VMIN 的值可能分别与 VEOL，VEOF 相同。 (在 non-canonical 模式下，特殊字符的含义更改为延时含义MIN 表示应当被读入的最小字符数。TIME 是以十分之一秒为单位的计时器。如果同时设置了它们，read 将等待直到至少读入一个字符，一旦读入 MIN 个字符或者从上次读入字符开始经过了 TIME 时间就立即返回。如果只设置了 MIN，read 在读入 MIN 个字符之前不会返回。如果只设置了 TIME，read 将在至少读入一个字符，或者计时器超时的时候立即返回。如果都没有设置，read 将立即返回，只给出当前准备好的字符。)

MIN与TIME组合有以下四种：

• MIN = 0 , TIME =0
  有READ立即回传，否则传回 0 ,不读取任何字元
• MIN = 0 , TIME >0
  READ 传回读到的字元,或在十分之一秒后传回TIME，若来不及读到任何字元,则传回0
• MIN > 0 , TIME =0
  READ 会等待,直到MIN字元可读
• MIN > 0 , TIME > 0
  每一格字元之间计时器即会被启动，READ 会在读到MIN字元,传回值或TIME的字元计时(1/10秒)超过时将值传回

4.常用的函数

/* 属性相关 */
int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);

int tcsetattr(int fd, int optional_actions,
              const struct termios *termios_p);

void cfmakeraw(struct termios *termios_p);

/* 控制相关 */
int tcsendbreak(int fd, int duration);

int tcdrain(int fd);

int tcflush(int fd, int queue_selector);

int tcflow(int fd, int action);


/* 速度相关 */
speed_t cfgetispeed(const struct termios *termios_p);

speed_t cfgetospeed(const struct termios *termios_p);

int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);

int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);

函数名称	描述
tcgetattr	获取串口属性，填充到termios_p入参中
tcsetattr	根据termios_p的值改变串口属性 optional_actions （tcsetattr函数的第二个参数）指定了什么时候改变会起作用： TCSANOW：改变立即发生 TCSADRAIN：改变在所有写入 fd 的输出都被传输后生效。这个函数应当用于修改影响输出的参数时使用。(当前输出完成时将值改变) TCSAFLUSH ：改变在所有写入 fd 引用的对象的输出都被传输后生效，所有已接受但未读入的输入都在改变发生前丢弃(同TCSADRAIN，但会舍弃当前所有值)。
cfmakeraw	把串口属性设置位初始状态，比如以下值： termios_p->c_iflag &= ~(IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP | INLCR | IGNCR | ICRNL | IXON); termios_p->c_oflag &= ~OPOST; termios_p->c_lflag &= ~(ECHO | ECHONL | ICANON | ISIG | IEXTEN); termios_p->c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB); termios_p->c_cflag |= CS8;
cfgetispeed	获取input的串口波特率
cfgetospeed	获取output的串口波特率
cfsetispeed	设置input的串口波特率
cfsetospeed	获取output的串口波特率
tcsendbreak
tcdrain	等待所有写入fd中的数据输出
tcflush	清空串口BUFFER中的数据函数 常用的有三个值， TCIFLUSH清除正收到的数据，且不会读取出来； TCOFLUSH清除正写入的数据，且不会发送至终端； TCIOFLUSH清除所有正在发生的I/O数据；
tcflow	挂起 fd 引用的对象上的数据传输或接收，取决于 action 的值 TCOOFF 挂起输出 TCOON 重新开始被挂起的输出 TCIOFF 发送一个 STOP 字符，停止终端设备向系统传送数据 TCION 发送一个 START 字符，使终端设备向系统传输数据

框图如下：

我们写一个sample,用H4 transport来发送一个HCI RESET然后读回来值：

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>

#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define UART_MAX_SIZE 256
int uart_fd;
uint8_t uart_buffer[UART_MAX_SIZE] = 0;


void usage()

	printf("---------------------------------\\n");
	printf("      ./uart_test port_name      \\n");
	printf("example: ./uart_test /dev/ttyUSB0\\n");
	printf("---------------------------------\\n");


#define MAX_COL 16
#define SHOW_LINE_SIZE 16
void bt_hex_dump(uint8_t *data,uint32_t len)

    uint32_t line;
    uint32_t curline = 0;
    uint32_t curcol = 0;
    char showline[SHOW_LINE_SIZE];
    uint32_t data_pos = 0;

    if(len % MAX_COL)
    
        line = len/MAX_COL+1;
    
    else
    
        line = len/MAX_COL;
    

    for(curline = 0; curline < line; curline++)
    
        sprintf(showline,"%08xh:",curline*MAX_COL);
        printf("%s",showline);
        for(curcol = 0; curcol < MAX_COL; curcol++)
        
            if(data_pos < len)
            
                printf("%02x ",data[data_pos]);
                data_pos++;
                continue;
            
            else
            
                break;
            
        
        printf("\\n");
    


void alarm_send_command()

	uint8_t hci_reset[] = 0x01,0x03,0x0c,0x00;
	printf("send HCI command\\n");
	write(uart_fd,hci_reset,sizeof(hci_reset));
	
	alarm(1);


int main(int argc, char *argv[])

	struct termios toptions;
	
	usage();
	if(argc != 2)
	
	  printf("Usage error\\n"); 
	  return 0;
	

	uart_fd = open(argv[1], O_RDWR | O_NOCTTY);
   
	printf("uart_fd %d\\n",uart_fd);
    if (tcgetattr(uart_fd, &toptions) < 0)
    
        printf("ERROR:Couldn't get term attributes\\n");
        return -1;
    

    cfmakeraw(&toptions);

    // 8N1
    toptions.c_cflag &= ~CSTOPB;
    toptions.c_cflag |= CS8;

    toptions.c_cflag |= CREAD | CLOCAL | CRTSCTS;
    toptions.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);
    toptions.c_cflag &= ~PARENB;

    toptions.c_cc[VMIN]  = 1;
    toptions.c_cc[VTIME] = 0;

    if(tcsetattr(uart_fd, TCSANOW, &toptions) < 0)
    
        printf("ERROR:Couldn't set term attributes\\n");
        return -1;
    

    if (tcgetattr(uart_fd, &toptions) < 0)
    
        printf("ERROR:Couldn't get term attributes\\n");
        return -1;
    
    cfsetospeed(&toptions, B115200);
    cfsetispeed(&toptions, B115200);


    if( tcsetattr(uart_fd, TCSANOW, &toptions) < 0)
    
        printf("ERROR:Couldn't set term attributes\\n");
        return -1;
    
	
	signal(SIGALRM, alarm_send_command);
	alarm(1);
	
	while(1)
    
		int read_result = read(uart_fd,uart_buffer,UART_MAX_SIZE);
		bt_hex_dump(uart_buffer,read_result);
		memset(uart_buffer,0,UART_MAX_SIZE);
    

整个程序实现的效果很简单，就是打开串口(8N1+流控)，设置波特率，然后1s发送一次hci reset，然后读取数据uart数据